JPH1012882A - Thin film transistor and manufacture thereof - Google Patents
Thin film transistor and manufacture thereofInfo
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- JPH1012882A JPH1012882A JP8159682A JP15968296A JPH1012882A JP H1012882 A JPH1012882 A JP H1012882A JP 8159682 A JP8159682 A JP 8159682A JP 15968296 A JP15968296 A JP 15968296A JP H1012882 A JPH1012882 A JP H1012882A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示素子の
スイッチング素子などに使用される薄膜トランジスタの
構造及びその製造方法に関する。また、上記構造を備え
た薄膜トランジスタを使用した薄膜トランジスタアレイ
及びアクティブマトリクス型液晶表示素子の構造に関す
る。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a structure of a thin film transistor used as a switching element of a liquid crystal display element and a method of manufacturing the same. Further, the present invention relates to a structure of a thin film transistor array using the thin film transistor having the above structure and an active matrix liquid crystal display element.
【0002】[0002]
【従来の技術】ツイステッドネマチック(TN)型の液
晶を使用したアクティブマトリクス型液晶表示素子は、
大容量、高密度等の特性に優れ、テレビ表示やグラフィ
ックディスプレイ等に広く使用されている。2. Description of the Related Art An active matrix type liquid crystal display device using a twisted nematic (TN) type liquid crystal,
It has excellent characteristics such as large capacity and high density, and is widely used for television displays, graphic displays, and the like.
【0003】この様なアクティブマトリクス型液晶表示
素子では、クロストークのない高コントラスト表示が可
能なように、各画素の駆動および制御を半導体スイッチ
で行う方式が採られている。この半導体スイッチとして
は、透過型の表示が可能であり、且つ大面積化も比較的
容易である等の理由から、ガラス基板上に非晶質シリコ
ンで活性層(チャネル、ソース及びドレイン領域)を形
成した薄膜トランジスタ(TFT)が使用されている。In such an active matrix type liquid crystal display device, a method of driving and controlling each pixel by a semiconductor switch is adopted so that high contrast display without crosstalk can be performed. This semiconductor switch has an active layer (channel, source and drain regions) made of amorphous silicon on a glass substrate because a transmission type display is possible and the area can be relatively easily increased. The formed thin film transistor (TFT) is used.
【0004】この様な非晶質シリコン系のTFTの構造
としては、活性層である非晶質シリコン層の下層側にゲ
ート電極を配置した逆スタガード型TFT、あるいは上
層側にゲート電極を配置した順スタガード型TFTなど
が一般的に知られている。The structure of such an amorphous silicon TFT is such that an inverted staggered TFT in which a gate electrode is disposed below an amorphous silicon layer as an active layer, or a gate electrode is disposed in an upper layer. Forward staggered TFTs and the like are generally known.
【0005】この内、逆スタガード型TFTは、良好な
トランジスタ特性を得やすい反面、下層側にゲート電極
を配置する構造であるため、ゲート配線抵抗を低くする
ことが容易ではない。アクティブマトリクス型液晶表示
素子へ適用する場合、TFTの構成要素の中で最も低抵
抗化が要求される要素はゲート電極配線(走査線)であ
り、LCDが大型化する程、この問題は深刻になる。ま
た、生産性に関しては、逆スタガード構造では、通常、
6枚以上のマスクが必要となるので、コストダウンが容
易ではないと言う問題がある。[0005] Of these, the inverted staggered TFT easily obtains good transistor characteristics, but has a structure in which a gate electrode is arranged on the lower layer side, so that it is not easy to reduce the gate wiring resistance. When applied to an active matrix type liquid crystal display element, the element requiring the lowest resistance among the constituent elements of the TFT is the gate electrode wiring (scanning line), and this problem becomes more serious as the LCD becomes larger. Become. Regarding productivity, in the inverted staggered structure, usually,
Since six or more masks are required, there is a problem that cost reduction is not easy.
【0006】一方、順スタガード型TFTでは、ゲート
電極が非晶質シリコン層の上層側に(トップゲート
型)、ソース・ドレイン電極層が下層側に配置され、究
極的には、マスク数を2枚にまで減らすことも可能であ
り、生産性及び製造コストに関して有利である。また、
トップゲート型なので、ゲート電極配線としてAlの使
用が可能であり、厚膜化も容易である。On the other hand, in a forward staggered type TFT, the gate electrode is disposed on the upper side of the amorphous silicon layer (top gate type), and the source / drain electrode layers are disposed on the lower side. It is possible to reduce the number to one, which is advantageous in terms of productivity and manufacturing cost. Also,
Since it is a top gate type, it is possible to use Al as a gate electrode wiring, and it is easy to increase the film thickness.
【0007】しかし、従来は、この順スタガード構造に
も以下に述ベる問題があった。先ず、ソース・ドレイン
電極上に形成されたn+a−Siと活性層のa−Siと
のオーミック接触が困難であり、TFTに十分なオン電
流が取れないことが挙げられる。ソース・ドレイン電極
にITO (Indium Tin Oxide) を用いて、ITO表面を
a−Si形成前にPH3 のプラズマ処理を行うなどのア
イデアもあるが、連続して形成されるa−Si層にPの
汚染による悪影響を及ぼしてしまう。また、ソース・ド
レイン電極とゲート電極との重なりが大きく、ゲート・
ソース間、ゲート・ドレイン間の寄生容量が大きくなっ
てしまう。However, conventionally, this forward staggered structure also has the following problems. First, ohmic contact between n + a-Si formed on the source / drain electrodes and a-Si of the active layer is difficult, and a sufficient on-current cannot be obtained in the TFT. There is an idea of using ITO (Indium Tin Oxide) for the source / drain electrodes and performing a plasma treatment of PH 3 on the ITO surface before forming the a-Si. Adversely affected by the contamination of Also, the overlap between the source / drain electrode and the gate electrode is large,
The parasitic capacitance between the source and the gate / drain increases.
【0008】米国特許 4,727,044号公報には、下記の様
に、トップゲート型TFTの製造方法が示されている。
即ち、ガラス基板の上に非晶質シリコン層を形成し、こ
の非晶質シリコン層の上に、ゲート絶縁膜を介してゲー
ト電極を形成する。次に、このゲート電極をマスクとし
て用いて、ソース及びドレイン領域に該当する非晶質シ
リコン層にイオンドーピング及びレーザ照射を施して、
当該部分の非晶質シリコン層を再結晶化する。ゲート電
極によりマスクされていた部分の非晶質シリコン層がチ
ャネルを構成する。このプロセスを用いて、トップゲー
ト型TFTの一種であり単結晶シリコンLSIと同様の
コ・プレーナ型TFTを形成する場合には、次に、ゲー
ト電極、ソース及びドレイン領域の上を絶縁性保護膜で
覆い、この絶縁性保護膜にコンタクトホールを加工の
後、ソース電極及びドレイン電極を形成する。US Pat. No. 4,727,044 discloses a method of manufacturing a top gate type TFT as described below.
That is, an amorphous silicon layer is formed on a glass substrate, and a gate electrode is formed on the amorphous silicon layer via a gate insulating film. Next, using this gate electrode as a mask, the amorphous silicon layer corresponding to the source and drain regions is subjected to ion doping and laser irradiation,
The portion of the amorphous silicon layer is recrystallized. A portion of the amorphous silicon layer masked by the gate electrode forms a channel. When a co-planar TFT, which is a kind of top gate TFT and similar to a single crystal silicon LSI, is formed by using this process, an insulating protective film is formed on the gate electrode, source and drain regions. After forming a contact hole in the insulating protective film, a source electrode and a drain electrode are formed.
【0009】しかし、上述の様な米国特許 4,727,044号
公報に記載されたTFT構造には、以下に述べる様な問
題がある。先ず、液晶表示素子への応用を考えた場合、
非晶質シリコン層を島状に加工し、隣接するTFT間で
半導体層を分離する必要がある。この場合には、ゲート
絶縁膜形成前に非晶質シリコン層を島状に加工すること
になるが、非晶質シリコン層とゲート絶縁膜との界面
(チャネル界面)を清浄にすることが困難であり、移動
度、信頼性などに優れたTFTを得ることができない。However, the TFT structure described in the above-mentioned US Pat. No. 4,727,044 has the following problems. First, considering application to a liquid crystal display element,
It is necessary to process an amorphous silicon layer into an island shape and to separate a semiconductor layer between adjacent TFTs. In this case, the amorphous silicon layer is processed into an island shape before forming the gate insulating film, but it is difficult to clean the interface (channel interface) between the amorphous silicon layer and the gate insulating film. Therefore, a TFT excellent in mobility, reliability, and the like cannot be obtained.
【0010】また、ソース及びドレイン領域に該当する
非晶質シリコン層にイオンドーピングを施すに当って、
ゲート絶縁膜を通して、ゲート絶縁膜の下層にあるソー
ス及びドレインの非晶質シリコン層にイオンドーピング
するには、非常に高い加速電圧を必要とする。単結晶シ
リコンLSIのプロセスでは、ゲート絶縁膜を通してイ
オン注入を行うのが通常である。ゲート絶縁膜を通して
のイオン注入が可能なのは、ゲート絶縁膜の膜厚が50
nm以下と薄いことに起因している。これに対して、液
晶表示素子に用いるTFTでは、工程削減のために走査
線とデータ線との層間絶縁膜をゲート絶縁膜で兼用する
のが一般的であり、絶縁性の確保、あるいは走査線とデ
ータ線交差部の容量低減の観点から、ゲート絶縁膜の膜
厚には200〜500nmの厚膜を用いている。この膜
厚では、イオンドーピングの加速電圧を100kVとし
ても、イオンは非晶質シリコン層まで到達しないので、
実質的にゲート絶縁膜を通してのイオンドーピングは不
可能である。In performing ion doping on the amorphous silicon layer corresponding to the source and drain regions,
To dope the source and drain amorphous silicon layers under the gate insulating film through the gate insulating film, a very high accelerating voltage is required. In a single-crystal silicon LSI process, ion implantation is usually performed through a gate insulating film. Ion implantation through the gate insulating film is possible only when the thickness of the gate insulating film is 50
This is because the thickness is as thin as nm or less. On the other hand, in a TFT used for a liquid crystal display element, an interlayer insulating film between a scanning line and a data line is commonly used as a gate insulating film in order to reduce the number of steps. From the viewpoint of reducing the capacitance at the intersection with the data line, a 200-500 nm thick film is used for the gate insulating film. With this film thickness, even if the acceleration voltage for ion doping is set to 100 kV, ions do not reach the amorphous silicon layer.
Substantially no ion doping through the gate insulating film is possible.
【0011】更に、レーザ照射を施しての非晶質シリコ
ン層の再結晶化も、ゲート絶縁膜の上からのレーザ照射
では、非晶質シリコン層からの水素などのガス放出に伴
って非晶質シリコンが飛び散つてしまう誘発現象(アブ
レーション)を起こしやすい。また、誘発現象(アブレ
ーシヨン)以外にも、非晶質シリコン層の上に絶縁膜が
存在すると絶縁膜がレーザ光の干渉を起こすために、絶
縁膜の膜厚のばらつきによつて、非晶質シリコン層に入
射するレーザ光強度が変化してしまう問題もある。この
様にゲート絶縁膜の上からのレーザ照射では、非晶質シ
リコン層の再結晶化を安定的に行うことが困難である。Further, in the recrystallization of the amorphous silicon layer by laser irradiation, the laser irradiation from above the gate insulating film causes the amorphous silicon layer to become amorphous due to the release of gas such as hydrogen from the amorphous silicon layer. Induced phenomena (ablation) in which high quality silicon is scattered are likely to occur. In addition to the induced phenomenon (ablation), if an insulating film is present on the amorphous silicon layer, the insulating film causes laser light interference. There is also a problem that the intensity of the laser beam incident on the silicon layer changes. Thus, it is difficult to stably recrystallize the amorphous silicon layer by laser irradiation from above the gate insulating film.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ゲ
ート電極配線(走査線)の低抵抗化が容易であり、活性
層とソース電極及びドレイン電極とのオーミック接続が
確実に行われ、且つ、製造プロセスで必要となるマスク
枚数の削減が可能で、従って生産性に優れた薄膜トラン
ジスタの製造方法及び構造を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to reduce the resistance of a gate electrode wiring (scanning line) easily, It is an object of the present invention to provide a method and a structure for manufacturing a thin film transistor in which ohmic connection between a layer and a source electrode and a drain electrode is reliably performed, and the number of masks required in a manufacturing process can be reduced, and thus productivity is excellent. is there.
【0013】[0013]
(薄膜トランジスタの製造方法)本発明の薄膜トランジ
スタの製造方法は、絶縁性基板の上に、非晶質シリコン
層をプラズマCVD法によって堆積する工程と、非晶質
シリコン層の上に、先行する堆積工程と連続して、第一
の絶縁膜をプラズマCVD法によって堆積する工程と、
第一の絶縁膜を、その下側の非晶質シリコン層をととも
に、島状に加工する工程と、島状に加工された第一の絶
縁膜の上に、第二の絶縁膜を堆積する工程と、第二の絶
縁膜の上に、金属配線層を堆積する工程と、レジストパ
ターンを用いて、金属配線層をエッチングしてゲート電
極を形成する工程と、前記レジストパターンを用いて、
第二の絶縁膜及び第一の絶縁膜をエッチングしてゲート
絶縁膜を形成する工程と、非晶質シリコン層の内、先行
するエッチング工程で露出された部分に、ゲート電極を
マスクとして使用して、不純物イオンでドーピングを行
う工程と、ゲート電極をマスクとして使用して、前記部
分をレーザ照射によって多結晶化させる工程とを備えた
ことを特徴とする。(Method of Manufacturing Thin Film Transistor) In a method of manufacturing a thin film transistor of the present invention, a step of depositing an amorphous silicon layer on an insulating substrate by a plasma CVD method, and a step of precedingly depositing an amorphous silicon layer on the amorphous silicon layer Continuously depositing a first insulating film by a plasma CVD method,
Processing the first insulating film, together with the amorphous silicon layer thereunder, into an island shape, and depositing a second insulating film on the island-shaped first insulating film A step of depositing a metal wiring layer on the second insulating film, using a resist pattern, etching the metal wiring layer to form a gate electrode, and using the resist pattern,
Forming a gate insulating film by etching the second insulating film and the first insulating film; and using a gate electrode as a mask in a portion of the amorphous silicon layer exposed in the preceding etching step. A step of doping with impurity ions and a step of using the gate electrode as a mask to polycrystallize the portion by laser irradiation.
【0014】好ましくは、前記第一の絶縁膜及び前記第
二の絶縁膜を、ともに窒化シリコンにより構成し、これ
らの絶縁膜のエッチングに、CHF3 及びO2 を主成分
とする混合ガス、または、CF4 及びH2 を主成分とす
る混合ガスを用いたリアクティブイオンエッチング法を
使用する。Preferably, the first insulating film and the second insulating film are both made of silicon nitride, and the etching of these insulating films is performed by using a mixed gas containing CHF 3 and O 2 as main components, or , using a reactive ion etching method using a mixed gas mainly composed of CF 4 and H 2.
【0015】上記の製造方法では、ゲート絶縁膜は第一
及び第二の絶縁膜の二つの層から構成されており、半導
体層である非晶質シリコン層は、第一の絶縁膜と同時に
島状に加工された後、それら全体が第二の絶縁膜で覆わ
れる。この様な工程を採用することによって、非晶質シ
リコン層の堆積と第一の絶縁膜(ゲート絶縁膜)の堆積
との間にパターニング工程が介在しないので、非晶質シ
リコン層と第一の絶縁膜とを、同一の反応室の中で真空
状態を維持したまま、連続的にプラズマCVD法によっ
て堆積することが可能となる。この結果、非晶質シリコ
ン層とゲート絶縁膜との間に清浄な界面(チャネル界
面)を得ることが容易になり、移動度、信頼性などにつ
いて優れた特性を備えたTFTを製造することができ
る。In the above manufacturing method, the gate insulating film is composed of the two layers of the first and second insulating films, and the amorphous silicon layer, which is the semiconductor layer, is formed at the same time as the first insulating film. After being processed into a shape, they are entirely covered with a second insulating film. By adopting such a process, a patterning process is not interposed between the deposition of the amorphous silicon layer and the deposition of the first insulating film (gate insulating film). An insulating film can be continuously deposited by a plasma CVD method while maintaining a vacuum state in the same reaction chamber. As a result, it is easy to obtain a clean interface (channel interface) between the amorphous silicon layer and the gate insulating film, and it is possible to manufacture a TFT having excellent characteristics such as mobility and reliability. it can.
【0016】なお、非晶質シリコン層は、ゲート電極の
形成前に島状に加工されているので、TFTアレイを構
成するときに、隣接するTFT間で半導体層が互いに完
全に分離されており、フィールドTFTが形成されるこ
とはない。Since the amorphous silicon layer is processed into an island shape before forming the gate electrode, the semiconductor layers are completely separated from each other between adjacent TFTs when forming a TFT array. No field TFT is formed.
【0017】ゲート電極をマスクに用いて自己整合式に
形成されるソース及びドレイン領域は、レーザ照射によ
る多結晶化によって、ドーピング元素が十分に活性化さ
れるので、従来のCVD法で形成されるn+a−Si
(n型非晶質シリコン)と較べて電気抵抗が小さい。こ
のため、ソース領域とソース電極、及びドレイン領域と
ドレイン電極との間に、それぞれ、十分なオーミック接
触を確保することができる。この結果、非晶質シリコン
を活性層に用いたドップゲート構造のTFTにおいて、
従来から問題であったTFT特性の改善と寄生容量の低
減とを同時に達成することができる。The source and drain regions formed in a self-aligned manner using the gate electrode as a mask are formed by a conventional CVD method because the doping element is sufficiently activated by polycrystallization by laser irradiation. n + a-Si
The electric resistance is smaller than that of (n-type amorphous silicon). Therefore, a sufficient ohmic contact can be secured between the source region and the source electrode and between the drain region and the drain electrode. As a result, in a TFT having a dop gate structure using amorphous silicon for an active layer,
It is possible to simultaneously improve the TFT characteristics and reduce the parasitic capacitance, which have conventionally been problems.
【0018】イオンドーピング前に、予め、ゲート絶縁
膜をゲート電極と同一パターンでエッチングして、非晶
質シリコン層の表面を露出させておくことによって、低
い加速電圧でも非晶質シリコン層へのイオンドーピング
が可能になる。なお、非晶質シリコン層の上に絶縁膜が
存在すると、レーザ照射時に非晶質シリコン層が融発
(アブレーション)し易いので、この点からも、イオン
ドーピング前に非晶質シリコン層の表面を露出させてお
くことは重要である。Before the ion doping, the gate insulating film is etched in advance with the same pattern as the gate electrode to expose the surface of the amorphous silicon layer. Ion doping becomes possible. Note that if an insulating film is present on the amorphous silicon layer, the amorphous silicon layer is likely to be ablated (ablated) during laser irradiation. It is important to keep the
【0019】ゲート絶縁膜としての窒化シリコンを使用
する場合、そのエッチングには、ゲート電極のエッチン
グと同一のレジストパターンを使用する。この際、ゲー
ト電極に対してサイドエッチングが生ずると、ゲート電
極とソースあるいはドレイン領域との層間ショートが起
こり易くなったり、あるいは庇状に張出したゲート電極
がイオンドーピングやレーザ照射の際に陰を作ってTF
T特性を低下させることがある。従って、サイドエッチ
ングを防止することが必要である。更に、下地の非晶質
シリコン層を残すために、高い選択比を有するエッチン
グ方法を採用することが必要である。この双方の条件を
満たす方法として、CHF3 とO2 との混合ガス、また
はCF4 とH2 との混合ガスなど、少なくともCとHと
Fを含む混合ガスを用いたリアクティブイオンエッチン
グが有効である。 (薄膜トランジスタの構造)従って、上記の製造方法に
基く本発明の薄膜トランジスタの構造は、絶縁性基板の
上に島状に形成された非晶質シリコン層と、非晶質シリ
コン層の上に、ゲート長相当の幅で帯状に形成された第
一の絶縁膜と、第一の絶縁膜の上に、前記幅で形成され
た第二の絶縁膜と、第二の絶縁膜の上に、前記幅で形成
されたゲート電極と、を備えた薄膜トランジスタであっ
て、前記薄膜トランジスタのチャネル領域は、前記非晶
質シリコン層の内、前記ゲート電極で覆われた部分に該
当する領域によって構成され、前記薄膜トランジスタの
ソース領域及びドレイン領域は、前記ゲート電極をマス
クとして使用した不純物イオンのドーピング、及びそれ
に続くレーザ照射により前記非晶質シリコン層の一部を
多結晶化することによって形成されていることを特徴と
する。(ソース及びドレイン電極の接続)上記構造を備
えた薄膜トランジスタへのソース電極及びドレイン電極
の接続に関しては、好ましくは、ソース電極をソース領
域と前記絶縁性基板との間に、同様にドレイン電極をド
レイン領域と前記絶縁性基板との間に、それぞれ配置す
る。When silicon nitride is used as the gate insulating film, the same resist pattern as that used for etching the gate electrode is used for the etching. At this time, if side etching occurs with respect to the gate electrode, interlayer short-circuit between the gate electrode and the source or drain region is likely to occur, or the gate electrode protruding in an eaves-like shape will be shaded during ion doping or laser irradiation. Make TF
T characteristics may be degraded. Therefore, it is necessary to prevent side etching. Furthermore, in order to leave the underlying amorphous silicon layer, it is necessary to employ an etching method having a high selectivity. As a method satisfying both conditions, reactive ion etching using a mixed gas containing at least C, H and F, such as a mixed gas of CHF 3 and O 2 or a mixed gas of CF 4 and H 2 is effective. It is. (Structure of Thin Film Transistor) Therefore, the structure of the thin film transistor according to the present invention based on the above-described manufacturing method comprises an amorphous silicon layer formed in an island shape on an insulating substrate, and a gate formed on the amorphous silicon layer. A first insulating film formed in a strip shape with a width corresponding to the length, a second insulating film formed with the width on the first insulating film, and the width on the second insulating film; Wherein the channel region of the thin film transistor is formed by a region corresponding to a portion of the amorphous silicon layer covered by the gate electrode, wherein the thin film transistor The source region and the drain region are formed by doping impurity ions using the gate electrode as a mask and subsequently irradiating a part of the amorphous silicon layer by laser irradiation. Thus it is formed, characterized in that is. (Connection between source and drain electrodes) Regarding connection of the source electrode and the drain electrode to the thin film transistor having the above structure, preferably, the source electrode is connected between the source region and the insulating substrate, and the drain electrode is similarly connected to the drain. It is arranged between the region and the insulating substrate, respectively.
【0020】この場合、非晶質シリコン層の堆積に先立
って、ソース電極及びドレイン電極を、それらの間隔が
後続する工程で形成されるゲート電極の幅よりも広くな
るように形成しておく。その後、非晶質シリコン層を、
ゲート電極をマスクに用いたイオンドーピング及びレー
ザ照射によって多結晶化することによって、チャネル長
がゲート電極に対して自己整合式に決定されると同時
に、低抵抗化されたソース領域とソース電極、及びドレ
イン領域とドレイン電極が、それぞれ接続される。In this case, prior to the deposition of the amorphous silicon layer, the source electrode and the drain electrode are formed so that the distance between them is wider than the width of the gate electrode formed in a subsequent step. Then, the amorphous silicon layer is
By performing polycrystallization by ion doping and laser irradiation using the gate electrode as a mask, the channel length is determined in a self-aligned manner with respect to the gate electrode, and at the same time, the source region and the source electrode with reduced resistance, and The drain region and the drain electrode are respectively connected.
【0021】なお、この場合、イオンドーピング前に、
予めゲート絶縁膜をゲート電極と同一パターンでエッチ
ングし、非晶質シリコン層の表面を露出させておくこと
が、特に重要なポイントである。その理由は、ソース電
極及びドレイン電極を低抵抗多結晶シリコン層の下面に
接続するため、非晶質シリコン層へのイオンドーピング
の際、不純物を深く打ち込む必要があるからである。In this case, before ion doping,
It is particularly important that the gate insulating film is etched in advance in the same pattern as the gate electrode to expose the surface of the amorphous silicon layer. The reason is that, in order to connect the source electrode and the drain electrode to the lower surface of the low-resistance polycrystalline silicon layer, it is necessary to implant impurities deeply when ion-doping the amorphous silicon layer.
【0022】ソース電極及びドレイン電極の材料として
は、低抵抗であるとともに、レーザ照射の際の高温に耐
え得る高融点材料であることが必要である。この点で、
MoW合金やMoTa合金は、双方の要求を満たす材料
であり、望ましい。特に、MoW合金は、MoTa合金
よりも低抵抗であるので、より好ましい。 (薄膜トランジスタアレイの構造−その1)上記構造を
備えた薄膜トランジスタをスイッチング素子として用い
る薄膜トランジスタアレイの構造に関しては、画素電極
を、当該薄膜トランジスタの下層側あるいは上層側のい
ずれにも配置することが可能である。The material of the source electrode and the drain electrode needs to be a material having a low melting point and a high melting point that can withstand high temperatures during laser irradiation. In this regard,
MoW alloys and MoTa alloys are materials that satisfy both requirements and are desirable. In particular, MoW alloys are more preferable because they have lower resistance than MoTa alloys. (Structure of Thin Film Transistor Array-Part 1) With respect to the structure of a thin film transistor array using a thin film transistor having the above structure as a switching element, it is possible to arrange pixel electrodes on either the lower side or the upper side of the thin film transistor. .
【0023】画素電極を薄膜トランジスタの下層側に配
置する場合、本発明の薄膜トランジスタアレイの構造
は、絶縁性基板の上に二次元的に配列された画素電極
と、互いに隣接する画素電極の間に配列されたデータ線
と、データ線と交差し、前述の第二の絶縁膜を介してデ
ータ線の上層側の配置された走査線とを備え、前記薄膜
トランジスタのソース電極は、前記画素電極の上面に接
続され、前記薄膜トランジスタのドレイン電極は、前記
データ線と一体的に形成され、前記薄膜トランジスタの
ゲート電極は、前記走査線の一体的に形成され、前記薄
膜トランジスタ、前記データ線及び前記走査線の上面
は、絶縁性保護膜で覆われていることを特徴とする。When the pixel electrodes are arranged on the lower layer side of the thin film transistor, the structure of the thin film transistor array of the present invention is such that the pixel electrodes arranged two-dimensionally on the insulating substrate and the pixel electrodes arranged between the adjacent pixel electrodes are arranged. And a scanning line that intersects with the data line and is disposed on the upper layer side of the data line via the second insulating film. The source electrode of the thin film transistor is provided on the upper surface of the pixel electrode. Connected, the drain electrode of the thin film transistor is formed integrally with the data line, the gate electrode of the thin film transistor is formed integrally with the scanning line, and the upper surfaces of the thin film transistor, the data line and the scanning line are Characterized by being covered with an insulating protective film.
【0024】上記の構造を備えた薄膜トランジスタアレ
イは、以下に示すプロセスで製造される。絶縁性基板上
に透明導電性薄膜(例えばITO)を堆積した後、この
上に金属薄膜を堆積し、金属薄膜と透明導電性薄膜とを
同時にパターニングして、透明導電性薄膜の上に積層さ
れたデータ線、データ線と一体のドレイン電極、及び金
属薄膜で覆われた画素電極を、同時に形成する。次に、
これらの上に前述の構造を備えた薄膜トランジスタ、及
び走査線を形成する。その上に絶縁性保護膜を堆積した
後、画素電極領域の絶縁性保護膜をエッチングして除去
し、更に、当該領域の金属薄膜をエッチングして除去し
てソース電極を形成する。以上の様なプロセスによれ
ば、TFTアレイ形成に必要なパターニング工程数を一
つ減らすことができる。The thin film transistor array having the above structure is manufactured by the following process. After depositing a transparent conductive thin film (for example, ITO) on an insulating substrate, a metal thin film is deposited thereon, and the metal thin film and the transparent conductive thin film are simultaneously patterned to be laminated on the transparent conductive thin film. The data line, the drain electrode integrated with the data line, and the pixel electrode covered with the metal thin film are simultaneously formed. next,
A thin film transistor having the above-described structure and a scanning line are formed thereon. After depositing an insulating protective film thereon, the insulating protective film in the pixel electrode region is removed by etching, and further, the metal thin film in the region is etched and removed to form a source electrode. According to the above process, the number of patterning steps required for forming a TFT array can be reduced by one.
【0025】なお、画素電極とデータ線との同時加工
は、アイデアとしては、ボトムゲート構造の逆スタガー
ド型TFTや、従来の順スタガード型TFTでも可能で
あるが、逆スタガード型TFTでは、ソース及びドレイ
ン領域のコンタクト部がn+a−Si層の上にITOを
接続する構造となり、このような系では,良好なコンタ
クト特性を得ることは難しい。一方、従来の順スタガー
ド型TFTでは、前述の様にソース・ドレイン電極表面
が金属膜であると、PH3 のプラズマ処理の効果が小さ
く、やはり良好なコンタクト特性を得ることが難しい。
これらに対して、本発明の構造を備えた薄膜トランジス
タでは、レーザ照射により形成された多結晶シリコンを
ソース及びドレイン電極とのコンタクト層として用いて
いるので、容易に良好なコンタクトが得られ、画素電極
とデータ線との同時加工を実用化することができる。 (薄膜トランジスタアレイの構造−その2)一方、画素
電極を薄膜トランジスタの上層側に配置する場合、本発
明の薄膜トランジスタアレイの構造は、絶縁性基板の上
に配列されたデータ線と、データ線と交差し、前述の第
二の絶縁膜を介してデータ線の上層側に配列された走査
線と、絶縁性基板、データ線及び走査線の上面を覆う様
に堆積された絶縁性保護膜と、絶縁性保護膜の上面の、
データ線及び走査線で区切られる各領域に該当する部分
に配列された画素電極とを備え、前記薄膜トランジスタ
のドレイン電極は、前記絶縁性基板の上に前記データ線
と一体的に形成され、前記薄膜トランジスタのソース電
極は、前記絶縁性基板の上に形成され、前記薄膜トラン
ジスタのゲート電極は、前記走査線と一体的に形成さ
れ、前記画素電極は、前記絶縁性保護膜に形成された第
一のコンタクトホールを介して、前記ソース電極に接続
されていることを特徴とする。It should be noted that the simultaneous processing of the pixel electrode and the data line can be achieved by an inverted staggered TFT having a bottom gate structure or a conventional forward staggered TFT. The contact portion of the drain region has a structure in which ITO is connected on the n + a-Si layer, and it is difficult to obtain good contact characteristics in such a system. On the other hand, in the conventional forward staggered TFT, if the source / drain electrode surfaces are metal films as described above, the effect of the plasma treatment of PH 3 is small, and it is also difficult to obtain good contact characteristics.
In contrast, the thin film transistor having the structure of the present invention uses polycrystalline silicon formed by laser irradiation as a contact layer with the source and drain electrodes, so that a good contact can be easily obtained and the pixel electrode And the data line can be processed simultaneously. (Structure of Thin Film Transistor Array—Part 2) On the other hand, when the pixel electrode is arranged on the upper layer side of the thin film transistor, the structure of the thin film transistor array of the present invention is such that the data lines arranged on the insulating substrate intersect with the data lines. A scanning line arranged on the upper layer side of the data line via the second insulating film, an insulating substrate, an insulating protective film deposited so as to cover the upper surface of the data line and the scanning line, On the top surface of the protective film,
A pixel electrode arranged in a portion corresponding to each area divided by a data line and a scanning line, and a drain electrode of the thin film transistor is formed integrally with the data line on the insulating substrate; A source electrode is formed on the insulating substrate, a gate electrode of the thin film transistor is formed integrally with the scanning line, and the pixel electrode is a first contact formed on the insulating protective film. It is characterized by being connected to the source electrode via a hole.
【0026】上記の構造を備えた薄膜トランジスタアレ
イは、以下に示すプロセスで製造される。絶縁性基板の
上にデータ線を配列する。ドレイン電極は、絶縁性基板
の上に、データ線と同一工程でデータ線と一体的に形成
され、同時に、ソース電極が絶縁性基板の上に形成され
る。この様に形成されたドレイン電極及びソース電極の
上に、前述の構造を備えた薄膜トランジスタを形成す
る。なお、走査線は、ゲート電極と同一工程でゲート電
極と一体的に形成される。なお、前述の第二の絶縁膜
が、走査線とデータ線との間の層間絶縁膜としても用い
られる。次に、絶縁性保護膜を、絶縁性基板、薄膜トラ
ンジスタ、データ線及び走査線の上面を覆う様に堆積す
る。当該絶縁性保護膜に第一のコンタクトホールを形成
して、ソース電極の一部を露出させる。データ線及び走
査線で区切られる各領域(画素領域)の上方に該当する
当該絶縁性保護膜の上面に画素電極を形成する。画素電
極は、第一の第一のコンタクトホールを介してソース電
極に接続される。The thin film transistor array having the above structure is manufactured by the following process. Data lines are arranged on the insulating substrate. The drain electrode is formed integrally with the data line on the insulating substrate in the same step as the data line, and at the same time, the source electrode is formed on the insulating substrate. A thin film transistor having the above-described structure is formed on the drain electrode and the source electrode thus formed. Note that the scan line is formed integrally with the gate electrode in the same step as the gate electrode. Note that the above-described second insulating film is also used as an interlayer insulating film between the scanning line and the data line. Next, an insulating protective film is deposited so as to cover the upper surfaces of the insulating substrate, the thin film transistor, the data lines, and the scanning lines. A first contact hole is formed in the insulating protective film to expose a part of the source electrode. A pixel electrode is formed on the upper surface of the insulating protective film corresponding to each area (pixel area) separated by the data lines and the scanning lines. The pixel electrode is connected to the source electrode via a first first contact hole.
【0027】この様な画素電極を薄膜トランジスタの上
層側に配置した構造を備える薄膜トタンジスタアレイの
場合、LCDの開口率を大きく取ることが可能になる。
更に、画素電極を構成する透明導電性薄膜(例えばIT
O)を介して、データ線とゲート線を接続して、静電気
対策のショートリングを形成することもできる。In the case of a thin film transistor array having a structure in which such pixel electrodes are arranged on the upper layer side of the thin film transistor, it is possible to increase the aperture ratio of the LCD.
Further, a transparent conductive thin film (for example, IT
O), the data line and the gate line can be connected to form a short ring for preventing static electricity.
【0028】なお、画素電極を薄膜トランジスタの上層
側に配置する構造の場合、好ましくは、薄膜トランジス
タアレイを下記の様に構成する。即ち、絶縁性基板の上
に、データ線と同一工程で下部容量電極を形成し、画素
電極を、前記絶縁性保護膜に形成された第二のコンタク
トホールを介して当該下部容量電極に接続し、当該下部
容量電極と前記走査線との間で補助容量を構成する。上
記構造の薄膜トランジスタアレイでは、ソース電極と下
部容量電極との間を画素電極を用いて接続している。こ
の様にして、両電極の接続を透明導電性薄膜である画素
電極で兼用することにより、LCDの開口率を大きく取
ることが可能になる。In the case where the pixel electrode is arranged on the upper layer side of the thin film transistor, the thin film transistor array is preferably configured as follows. That is, a lower capacitor electrode is formed on the insulating substrate in the same step as the data line, and the pixel electrode is connected to the lower capacitor electrode via a second contact hole formed in the insulating protective film. An auxiliary capacitance is formed between the lower capacitance electrode and the scanning line. In the thin film transistor array having the above structure, the source electrode and the lower capacitance electrode are connected by using the pixel electrode. In this way, by connecting the two electrodes to the pixel electrode which is a transparent conductive thin film, it is possible to increase the aperture ratio of the LCD.
【0029】更に、画素電極を薄膜トランジスタの上層
側に配置する場合、好ましくは、薄膜トランジスタアレ
イを下記の様に構成する。即ち、データ線を、画素電極
の縁部が前記絶縁性保護膜を介して当該データ線に重な
る様に形成し、当該データ線をブラックマトリクスとし
て機能させる。これにより、従来、ブラックマトリクス
を別に設けていた場合と較べて、マスク合わせ精度のマ
ージンをとる必要がなくなるので、LCDの開口率を更
に大きく取ることが可能になる。Further, when the pixel electrodes are arranged on the upper layer side of the thin film transistor, preferably, the thin film transistor array is constituted as follows. That is, the data line is formed so that the edge of the pixel electrode overlaps the data line via the insulating protective film, and the data line functions as a black matrix. As a result, it is not necessary to provide a margin for mask alignment accuracy as compared with the case where a black matrix is separately provided conventionally, so that it is possible to further increase the aperture ratio of the LCD.
【0030】しかしながら、この様な構造を単純に用い
た場合には、画素電極とデータ線との重なりにより、両
者のカップリング容量が過大になる恐れがある。このカ
ップリング容量はLCDの表示にクロストークを生ずる
などの問題を引き起こす要因となる。However, when such a structure is simply used, the coupling capacitance between the pixel electrode and the data line may become excessive due to the overlap between the pixel electrode and the data line. This coupling capacitance causes a problem such as crosstalk on the display of the LCD.
【0031】この問題を解決するために、薄膜トランジ
スタアレイを下記の様に構成する。即ち、データ線の上
方に、前述の第二の絶縁膜を介してシールド電極を配置
する。なお、当該シールド電極は、走査線と同一工程で
走査線と一体的に形成される。画素電極を、その縁部が
当該シールド電極に前記絶縁性保護膜を介して重なるよ
うに形成して、当該シールド電極をブラックマトリクス
として機能させるとともに、当該シールド電極と画素電
極との間に補助容量を構成する。To solve this problem, the thin film transistor array is configured as follows. That is, the shield electrode is arranged above the data line via the above-mentioned second insulating film. Note that the shield electrode is formed integrally with the scanning line in the same step as the scanning line. A pixel electrode is formed so that its edge overlaps the shield electrode via the insulating protective film, so that the shield electrode functions as a black matrix, and an auxiliary capacitor is provided between the shield electrode and the pixel electrode. Is configured.
【0032】この様にして、画素電極とデータ線との間
に当該シールド電極を介在させることによって、電界が
シールドされ、データ線の電位変動が画素電位に影響を
及ぼすことを防止する。本発明の構造を備えた薄膜トラ
ンジスタでは、このシールド電極を走査線(従ってゲー
ト電極)と同一工程で形成される補助容量線、あるい
は、隣接画素の走査線そのもので兼用することができ、
特別な工程の増大を伴わずにシールド構造を作り込むこ
とができる。なお、配線によるブラックマトリクスの形
成は、画素電極の縁部をシールド電極に重ねることで行
うとよく、この場合、画素電極をデータ線の上方には重
ねない方が歩留の観点からは好ましい。In this manner, the electric field is shielded by interposing the shield electrode between the pixel electrode and the data line, thereby preventing the potential change of the data line from affecting the pixel potential. In the thin film transistor having the structure of the present invention, this shield electrode can be used also as an auxiliary capacitance line formed in the same step as the scanning line (and thus the gate electrode) or the scanning line itself of the adjacent pixel.
The shield structure can be manufactured without increasing the number of special steps. Note that the formation of the black matrix by wiring is preferably performed by overlapping the edge of the pixel electrode with the shield electrode. In this case, it is preferable not to overlap the pixel electrode above the data line from the viewpoint of yield.
【0033】また、前記画素電極をITO(Indium Tin
Oxide)で構成する場合、好ましくは、前記絶縁性保護
膜を、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンで構成する。
特に、データ線の上方にITOからなる画素電極の縁部
を重ねる場合、あるいは、シールド電極の上方にITO
からなる画素電極の縁部を重ねる場合には、ITOのエ
ッチングに高い加工精度が要求されるので、エッチング
のドライ化が望ましい。ITOのドライエッチング方法
としては、例えば、ヨウ化水素(HI)ガス、臭化水素
(HBr)ガス、塩化水素(HCl)ガスを用いたリア
クティブイオンエッチングが知られているが、下地に窒
化シリコンを用いると、最も選択性の良いHIガスを用
いても、エッチング選択比が3程度しか得られず、窒化
シリコンが膜減りしてしまう。下地として、酸化シリコ
ンまたは酸窒化シリコンを用い、かつ、エッチングガス
にHIを用いる組み合わせによって、10程度の選択比
が得られ、保護膜の膜減りを支障ないレベルに抑えて、
ITOのドライエッチングが可能となる。 (光遮蔽膜の配置)好ましくは、上記の薄膜トランジス
タにおいて、薄膜トランジスタの下層側に、非晶質炭化
シリコン層からなる光遮蔽膜を配置する。この場合、前
記絶縁性基板と前記非晶質シリコン層との間に第三の絶
縁膜層を配置して、前記絶縁性基板と当該第三の絶縁膜
層との間に当該光遮蔽膜を配置するか、あるいは、前記
絶縁性基板と前記非晶質シリコン層との間に、直接、当
該光遮蔽膜を配置することができる。Further, the pixel electrode is made of ITO (Indium Tin).
Oxide), the insulating protective film is preferably made of silicon oxide or silicon oxynitride.
In particular, when the edge of the pixel electrode made of ITO overlaps above the data line, or when ITO overlaps above the shield electrode.
In the case where the edge portions of the pixel electrodes made of are overlapped with each other, high processing accuracy is required for the etching of ITO, and therefore, it is desirable to dry the etching. As a dry etching method of ITO, for example, reactive ion etching using hydrogen iodide (HI) gas, hydrogen bromide (HBr) gas, and hydrogen chloride (HCl) gas is known. Is used, an etching selectivity of only about 3 can be obtained even if the most selective HI gas is used, and the film of silicon nitride is reduced. By using a combination of silicon oxide or silicon oxynitride as a base and using HI as an etching gas, a selectivity of about 10 can be obtained, and a reduction in the thickness of the protective film can be suppressed to a level that does not hinder it.
Dry etching of ITO becomes possible. (Arrangement of Light Shielding Film) Preferably, in the above thin film transistor, a light shielding film made of an amorphous silicon carbide layer is arranged below the thin film transistor. In this case, a third insulating film layer is disposed between the insulating substrate and the amorphous silicon layer, and the light shielding film is provided between the insulating substrate and the third insulating film layer. Alternatively, the light shielding film can be disposed directly between the insulating substrate and the amorphous silicon layer.
【0034】従来、光遮蔽膜として非晶質シリコン膜を
用いるというアイデアは知られているが、非晶質シリコ
ン膜では膜の電気抵抗が低く、特に、光照射によって導
電性を帯びてしまうので、光遮蔽膜の電荷の影響による
バックゲート効果で、閾値電圧がシフトするなどTFT
特性に影響が現れる。この発明では、光遮蔽層として炭
化シリコン膜(SiCx)を用いているので、非晶質シ
リコン膜と較べて光伝導性が2桁以上低減され、高抵抗
な光遮蔽膜が得られる。非晶質シリコン膜と比べるとバ
ンドギャップが広いので、光遮蔽能力は若干劣るが、C
の含有量の調整で適度な膜を得ることができる。Conventionally, the idea of using an amorphous silicon film as a light shielding film has been known. However, an amorphous silicon film has a low electric resistance and, in particular, becomes conductive when irradiated with light. TFTs, such as shift of threshold voltage due to back gate effect due to the influence of charge of light shielding film
The characteristics will be affected. In the present invention, since the silicon carbide film (SiCx) is used as the light shielding layer, the photoconductivity is reduced by two digits or more as compared with the amorphous silicon film, and the light shielding film with high resistance can be obtained. Since the band gap is wider than that of the amorphous silicon film, the light shielding ability is slightly inferior.
An appropriate film can be obtained by adjusting the content of.
【0035】特に、活性層を形成する半導体膜を二層で
構成し、その上層部を非晶質シリコン、下層部をSiC
xとし、下層のSiCxを光遮蔽膜として使用すると、
SiCxに光が照射されても光生成キャリアの寿命が短
いので、TFTのリーク電流としては問題の無いレベル
に抑えることが可能であり、耐光性の強いTFTが得ら
れる。 (薄膜トランジスタの他の製造方法)なお、前述の薄膜
トランジスタの製造方法に代って、下記に示す方法でソ
ース領域及びドレイン領域を形成することもできる。In particular, the semiconductor film forming the active layer is composed of two layers, the upper part of which is amorphous silicon, and the lower part is SiC.
x, and using lower SiCx as a light shielding film,
Even if light is applied to the SiCx, the lifetime of the photogenerated carriers is short, so that the leakage current of the TFT can be suppressed to a level that does not cause any problem, and a TFT with high light resistance can be obtained. (Other Manufacturing Method of Thin Film Transistor) Instead of the above-described method of manufacturing a thin film transistor, a source region and a drain region can be formed by the following method.
【0036】即ち、前述の製造方法と同様に、ゲート電
極、第二の絶縁膜層及び第一の絶縁膜層をエッチングに
よって形成した後、ソース領域及びドレイン領域に該当
する非晶質シリコン層に、ゲート電極をマスクとして使
用して、不純物イオンでドーピングを行う。当該領域の
上に金属薄膜を堆積の後、熱処理を行い、更に当該金属
薄膜をエッチングにより除去することにより、非晶質シ
リコン層の一部が金属シリサイド化されて、ソース及び
ドレイン領域が形成される。That is, after the gate electrode, the second insulating film layer, and the first insulating film layer are formed by etching in the same manner as in the above-described manufacturing method, the amorphous silicon layer corresponding to the source region and the drain region is formed. Doping with impurity ions is performed using the gate electrode as a mask. After depositing a metal thin film on the region, heat treatment is performed, and furthermore, the metal thin film is removed by etching, so that part of the amorphous silicon layer is turned into metal silicide to form source and drain regions. You.
【0037】この製造方法では、非晶質シリコン層の
内、不純物イオンでドーピングされた部分の表面に金属
シリサイドを形成して低抵抗化を図っている。この場合
も、TFTの電流駆動能力を落さずに、自己整合式のT
FTを形成することが可能であり、更に、ソース領域と
ソース電極、及びドレイン領域とドレイン電極との接続
部で、それぞれ十分なオーミック接触が得られる。従っ
て、従来の非晶質シリコンを活性層として用いたトップ
ゲート構造のTFTにおいて課題であったTFT特性の
改善と、寄生容量の低減とを同時に達成することができ
る。なお、シリサイドを形成する金属としては、Mo、
TiまたはWが適している。なお、この製造方法による
薄膜トランジスタの場合、ソース電極及びドレイン電極
を、それぞれ、ソース領域及びドレイン領域の上側に接
続する。In this manufacturing method, a metal silicide is formed on the surface of a portion of the amorphous silicon layer doped with impurity ions to reduce the resistance. Also in this case, the self-aligned T
An FT can be formed, and a sufficient ohmic contact can be obtained at the connection between the source region and the source electrode and between the drain region and the drain electrode. Therefore, it is possible to simultaneously improve the TFT characteristics and reduce the parasitic capacitance, which are problems in the conventional top gate TFT using amorphous silicon as the active layer. In addition, as a metal which forms silicide, Mo,
Ti or W is suitable. Note that, in the case of a thin film transistor according to this manufacturing method, the source electrode and the drain electrode are connected above the source region and the drain region, respectively.
【0038】[0038]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基いて説明する。 (例1)図1は、本発明の薄膜トランジスタの構造を示
す断面図である。この断面図を用いて、この薄膜トラン
ジスタの製造方法及び構造について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Example 1) FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a thin film transistor of the present invention. The manufacturing method and structure of the thin film transistor will be described with reference to the cross-sectional view.
【0039】石英ガラス製の絶縁性基板(コーニング社
製1737)11の一主面上に、プラズマCVD法によ
って厚さ0.1μmのa−Si層(非晶質シリコン層)
12を堆積し、更に、同一の反応室の中で真空状態を維
持したまま、連続的にプラズマCVD法によって厚さ
0.05μmの窒化シリコン層15(第一の絶縁膜)を
堆積する。a−Si層12をその上側の窒化シリコン層
15とともに、フォトリソグラフィによって島状にパタ
ーンニングする。次に、これらを覆うように厚さ0.3
5μmの窒化シリコン層16(第二の絶縁膜)を堆積す
る。更に、厚さ0.3μmのAl及び厚さ0.1μmの
Moを順に積層し、フォトリソグラフィによるパターニ
ングでゲート電極17を形成する。An a-Si layer (amorphous silicon layer) having a thickness of 0.1 μm is formed on one main surface of an insulating substrate 11 made of quartz glass (1737 made by Corning) by a plasma CVD method.
Then, while maintaining a vacuum state in the same reaction chamber, a silicon nitride layer 15 (first insulating film) having a thickness of 0.05 μm is continuously deposited by a plasma CVD method. The a-Si layer 12 is patterned into islands by photolithography together with the silicon nitride layer 15 thereon. Next, a thickness of 0.3
A 5 μm silicon nitride layer 16 (second insulating film) is deposited. Further, Al having a thickness of 0.3 μm and Mo having a thickness of 0.1 μm are sequentially laminated, and the gate electrode 17 is formed by patterning by photolithography.
【0040】次に、ゲート電極17のエッチングに使用
されたものと同じレジストパターンを用いて、窒化シリ
コン膜16及び15をエッチングしてゲート絶縁膜を形
成し同時に、ゲート電極17に覆われていない部分に該
当するa−Si層を露出させる。レジストパターンの剥
離後、ゲート電極17をマスクとして使用して、a−S
i層にP(燐)をドーピングする。このイオンドーピン
グは、H2 で5%に希釈したPH3 ガスをプラズマ分解
し、発生したイオン種を、質量分離を行わずに一括して
電界で加速し、a−Si層に打ち込む方法により行われ
る。なお、この様に質量分離を行わないと大面積基板で
の処理が容易になる。Next, using the same resist pattern as that used for etching the gate electrode 17, the silicon nitride films 16 and 15 are etched to form a gate insulating film, and at the same time, the silicon nitride films 16 and 15 are not covered with the gate electrode 17. The a-Si layer corresponding to the portion is exposed. After the resist pattern is stripped, a-S
The i layer is doped with P (phosphorus). This ion doping is performed by a method in which PH 3 gas diluted to 5% with H 2 is plasma-decomposed, and the generated ion species are collectively accelerated by an electric field without performing mass separation, and are implanted into an a-Si layer. Will be If mass separation is not performed in this way, processing on a large-area substrate becomes easy.
【0041】次に、上部からXeClエキシマレーザを
照射する。なお、レーザ照射には、この他にArF、K
rF、XeF等のエキシマレーザ、あるいはYAGレー
ザ、Arレーザ等を使用することもできる。ゲート電極
17をマスクとして使用しているので、露出された部
分、即ちPがドーピングされた部分のa−Si層のみが
結晶化され、これによりPが活性化されて低抵抗のN型
多結晶シリコンに変る。この結果、ゲート電極に対して
自己整合する様にソース領域13及びドレイン領域14
が形成される。以上の様にして本発明の薄膜トランシス
タが得られる。Next, XeCl excimer laser is irradiated from above. In addition, for laser irradiation, ArF, K
An excimer laser such as rF or XeF, a YAG laser, an Ar laser, or the like can also be used. Since the gate electrode 17 is used as a mask, only the exposed portion, that is, the a-Si layer in the portion doped with P is crystallized, whereby P is activated and the low-resistance N-type polycrystal is formed. Turns into silicon. As a result, the source region 13 and the drain region 14 are self-aligned with the gate electrode.
Is formed. As described above, the thin film transistor of the present invention is obtained.
【0042】なお、ゲート絶縁膜を構成する第一の絶縁
膜15と第二の絶縁膜16の各々の膜厚の分配に関して
は、適切な範囲がある。先ず、第一の絶縁膜について
は、TFT特性面から、その下限値は5nm程度であ
る。また、a−Si層と同時に島状にパターニングする
工程を考慮すると、余り厚くすることは形状の制御が困
難になるので、その上限値はa−Si層の膜厚程度とす
るのが好ましい。他方、第二の絶縁膜の厚さは、島状に
加工されたa−Si層及び第一の絶縁膜を覆う必要があ
るので、a−Si層と第一の絶縁膜の合計膜厚以上の値
とすることが望ましい。The distribution of the thickness of each of the first insulating film 15 and the second insulating film 16 constituting the gate insulating film has an appropriate range. First, the lower limit of the first insulating film is about 5 nm from the viewpoint of TFT characteristics. Also, considering the step of patterning into an island at the same time as the a-Si layer, it is difficult to control the shape if the thickness is too large. On the other hand, the thickness of the second insulating film must be equal to or greater than the total thickness of the a-Si layer and the first insulating film because it is necessary to cover the a-Si layer processed into an island shape and the first insulating film. Is desirable.
【0043】以上の様に、ゲート電極にバリアメタルが
積層されたAlを使うことによって、ゲート電極配線
(走査線)の低抵抗化が図れ、大型LCDの製造が可能
となる。As described above, by using Al in which a barrier metal is laminated on the gate electrode, the resistance of the gate electrode wiring (scanning line) can be reduced, and a large LCD can be manufactured.
【0044】Alの上にバリアメタル(この例ではM
o)を積層する目的の一つは、後続のイオンドーピング
の工程で、チャネル領域への水素の注入をブロックする
ためである。チャネル部分のa−Si層に水素が注入さ
れると、TFT特性の劣化の要因となる。また、他の目
的は、レーザ照射あるいは絶縁性保護膜堆積等の熱工程
において、Alにヒロックが発生するのを防止するため
である。従って、バリアメタルの材料としては、Moの
他に、高融点且つ高密度であるW、Taが適している。
この内、Wは、最大の融点及び密度を有しているので、
最も適している。バリアメタルの厚さは、耐熱性能、イ
オンブロック性能、積層膜加工時の形状制御性を考慮す
ると、0.03〜0.2μmの範囲が適当である。On Al, a barrier metal (M in this example)
One of the purposes of stacking o) is to block the implantation of hydrogen into the channel region in a subsequent ion doping step. When hydrogen is implanted into the a-Si layer in the channel portion, it causes deterioration of TFT characteristics. Another object is to prevent generation of hillocks in Al in a thermal process such as laser irradiation or deposition of an insulating protective film. Therefore, as the material of the barrier metal, W and Ta having a high melting point and high density are suitable in addition to Mo.
Among them, W has the maximum melting point and density,
Most suitable. The thickness of the barrier metal is suitably in the range of 0.03 to 0.2 μm in consideration of heat resistance performance, ion block performance, and shape controllability at the time of processing a laminated film.
【0045】イオンドーピングとレーザ照射の順序に関
しては、上記の例の様にイオンドーピングの後にレーザ
照射を行った場合には、イオンの活性化率が高くなり、
他方、レーザ照射の後にイオンドーピングを行った場合
には、レーザー照射時のa−Siの融発が起こりにく
い。従って、量産でのプロセスウィンドーを考慮する
と、後者の方が好ましいとも言えるが、後者の場合に
は、多結晶化したソース及びドレイン領域がイオンドー
ピングによって再非晶質化しない様に、加速電圧及びド
ーズ量の調整が必要である。 (例2)図2は、上記の構造(図1)を備えた薄膜トラ
ンジスタにソース電極及びドレイン電極を接続する例を
示す断面図である。Regarding the order of ion doping and laser irradiation, when laser irradiation is performed after ion doping as in the above example, the activation rate of ions increases,
On the other hand, when ion doping is performed after laser irradiation, a-Si is less likely to be melted during laser irradiation. Therefore, considering the process window in mass production, it can be said that the latter is preferable, but in the latter case, the accelerating voltage is set so that the polycrystallized source and drain regions are not re-amorphized by ion doping. In addition, it is necessary to adjust the dose. (Example 2) FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example in which a source electrode and a drain electrode are connected to a thin film transistor having the above structure (FIG. 1).
【0046】図2において、ガラス基板11の一主面上
に、先ず、Mo−W(モリブデン−タングステン)合金
を積層成膜し、フォトリソグラフィによってパターニン
グして、ソース電極18及びドレイン電極19を形成す
る。この両電極の間隔を、後続工程で形成されるゲート
電極17の幅(ゲート長)よりも広く、且つ、後続工程
で形成される島状のa−Si層の幅よりも狭く形成して
おく。この上に、前述の製造方法に従って薄膜トランジ
スタを形成する。ゲート電極17をマスクとして用いて
a−Si層へイオンドーピング及びレーザ照射を行っ
て、薄膜トランジスタのソース領域13及びドレイン領
域14を形成する際、同時に、ソース領域13及びドレ
イン領域14を構成する低抵抗の多結晶シリコン層が、
その下側に配置されたソース電極18及びドレイン電極
19と接続される。In FIG. 2, first, a Mo—W (molybdenum-tungsten) alloy is formed on one main surface of the glass substrate 11 by lamination and patterned by photolithography to form a source electrode 18 and a drain electrode 19. I do. The interval between these two electrodes is formed to be wider than the width (gate length) of the gate electrode 17 formed in the subsequent step and narrower than the width of the island-shaped a-Si layer formed in the subsequent step. . A thin film transistor is formed thereon according to the above-described manufacturing method. When ion doping and laser irradiation are performed on the a-Si layer using the gate electrode 17 as a mask to form the source region 13 and the drain region 14 of the thin film transistor, the low resistance forming the source region 13 and the drain region 14 is simultaneously formed. Of the polycrystalline silicon layer,
It is connected to the source electrode 18 and the drain electrode 19 arranged below.
【0047】この様に、ソース及びドレイン電極18、
19がソース及びドレイン領域13、14の下層側に接
続される構造の場合、ドーパント(この例ではP)を、
a−Si層の膜厚方向に深く打ち込む必要があるので、
イオンドーピングの際の加速電圧としては、50〜80
kVが適当である。 (例3)図3に、本発明の薄膜トランジスタ(図2)を
スイッチング素子として用いたTFTアレイ(薄膜トラ
ンジスタアレイ)の一例を示す。(a)は平面図、
(b)はA−A部断面図である。As described above, the source and drain electrodes 18,
In the case where 19 is connected to the lower layer of the source and drain regions 13 and 14, the dopant (P in this example) is
Since it is necessary to drive deeply in the thickness direction of the a-Si layer,
The acceleration voltage at the time of ion doping is 50 to 80.
kV is appropriate. Example 3 FIG. 3 shows an example of a TFT array (thin film transistor array) using the thin film transistor of the present invention (FIG. 2) as a switching element. (A) is a plan view,
(B) is an AA section view.
【0048】図3に示す様に、ガラス基板11の一主面
上にITOを堆積し、その上にMo−W合金を堆積した
後、フォトリソグラフィによってパターニングして、ド
レイン電極19、ドレイン電極と一体のデータ線41、
及び画素電極32を形成する。なお、ドレイン電極19
及びデータ線41はITO層の上に形成され、画素電極
32の上面は、この段階ではMo−W合金層で覆われて
いる。この上に、前述の製造方法に従って薄膜トランジ
スタを形成する。走査線42は、ゲート電極17と同時
にゲート電極17と一体的に形成される。次に、全体を
絶縁性保護膜31(例えば窒化シリコン)で覆い、フォ
トリソグラフィによってパターニングして、画素電極3
2の上面の絶縁性保護膜を、画素電極の縁部及びソース
電極18の上部を除いて除去する。次に、画素電極32
の上のMo−W膜を、その縁部18a及びソース電極1
8を除いて、エッチングにより除去する。As shown in FIG. 3, ITO is deposited on one main surface of the glass substrate 11, a Mo-W alloy is deposited thereon, and then patterned by photolithography to form a drain electrode 19 and a drain electrode. One data line 41,
And the pixel electrode 32 is formed. The drain electrode 19
The data line 41 is formed on the ITO layer, and the upper surface of the pixel electrode 32 is covered with the Mo-W alloy layer at this stage. A thin film transistor is formed thereon according to the above-described manufacturing method. The scanning line 42 is formed integrally with the gate electrode 17 simultaneously with the gate electrode 17. Next, the whole is covered with an insulating protective film 31 (for example, silicon nitride), and is patterned by photolithography.
The insulating protective film on the upper surface of the substrate 2 is removed except for the edge of the pixel electrode and the upper part of the source electrode 18. Next, the pixel electrode 32
The Mo-W film on the edge 18a and the source electrode 1
Except for 8, it is removed by etching.
【0049】以上の様にして、図3に示すTFTアレイ
が得られる。なお、上記のプロセスにおけるフォトリソ
グラフィのマスク枚数は全部で4枚である。 (例4)図4に、本発明の薄膜トランジスタ(図2)を
スイッチング素子として用いたTFTアレイの他の例
(断面図)を示す。As described above, the TFT array shown in FIG. 3 is obtained. The number of photolithography masks in the above process is four in total. (Example 4) FIG. 4 shows another example (cross-sectional view) of a TFT array using the thin film transistor of the present invention (FIG. 2) as a switching element.
【0050】この例では、先ず、ガラス基板11の一主
面上に、前述の製造方法に従って薄膜トランジスタを形
成する。なお、データ線はドレイン電極19と同時にド
レイン電極と一体的に形成され、走査線はゲート電極1
7と同時にゲート電極と一体的に形成される。次に、全
体を窒化シリコンからなる絶縁性保護膜21で覆い、フ
ォトリソグラフィによってパターニングしてコンタクト
ホール43(第一のコンタクトホール)を設け、薄膜ト
ランジスタのソース電極18の表面の一部を露出させ
る。その上に、ITOをスパッタ法によって堆積した
後、これをパターンニングして画素電極22を形成す
る。画素電極22は、絶縁性保護膜21に設けられたコ
ンタクトホール43を介してソース電極18に接続され
る。In this example, first, a thin film transistor is formed on one main surface of the glass substrate 11 according to the above-described manufacturing method. The data line is formed integrally with the drain electrode at the same time as the drain electrode 19, and the scanning line is formed as the gate electrode 1
7 and simultaneously with the gate electrode. Next, the whole is covered with an insulating protective film 21 made of silicon nitride, patterned by photolithography to provide a contact hole 43 (first contact hole), and a part of the surface of the source electrode 18 of the thin film transistor is exposed. After depositing ITO thereon by sputtering, the ITO is patterned to form a pixel electrode 22. The pixel electrode 22 is connected to the source electrode 18 via a contact hole 43 provided in the insulating protective film 21.
【0051】以上の様な構造を備えたTFTアレイで
は、データ線、走査線、画素電極22が、第二の絶縁膜
16あるいは絶縁性保護膜21を介して、それぞれ別の
層に配置されるので、互いにショートする確率が小さく
なり、データ線と画素電極との距離、走査線と画素電極
の距離を小さく取ることができる。従って、開口率の大
きなLCDを歩留良く製造することが可能である。な
お、上記の製造プロセスにおけるフォトリソグラフィの
マスク枚数は全部で5枚である。 (例5)図5に、本発明の薄膜トランジスタ(図2)を
スイッチング素子として用いたTFTアレイの他の例を
示す。(a)は平面図、(b)はB−B部断面図であ
る。In the TFT array having the above-described structure, the data lines, the scanning lines, and the pixel electrodes 22 are arranged on different layers via the second insulating film 16 or the insulating protective film 21. Therefore, the probability of short-circuiting with each other is reduced, and the distance between the data line and the pixel electrode and the distance between the scanning line and the pixel electrode can be reduced. Therefore, an LCD having a large aperture ratio can be manufactured with a high yield. The number of photolithography masks in the above manufacturing process is five in total. Example 5 FIG. 5 shows another example of a TFT array using the thin film transistor of the present invention (FIG. 2) as a switching element. (A) is a plan view, (b) is a BB section sectional view.
【0052】この例では、走査線42の下側に、前述の
第二の絶縁膜を介して走査線42と対向する様に下部容
量電極51が配置されている。その他の構造について
は、図4に示したTFTアレイと同様である。In this example, the lower capacitance electrode 51 is arranged below the scanning line 42 so as to face the scanning line 42 with the above-mentioned second insulating film interposed therebetween. Other structures are the same as those of the TFT array shown in FIG.
【0053】図5において、補助容量を形成する下部容
量電極51は、データ線41、ドレイン電極19及びソ
ース電極18と同一工程で形成される。また、隣接画素
の走査線42が上部容量電極として機能する。In FIG. 5, the lower capacitance electrode 51 forming the auxiliary capacitance is formed in the same step as the data line 41, the drain electrode 19 and the source electrode 18. Further, the scanning lines 42 of the adjacent pixels function as upper capacitance electrodes.
【0054】薄膜トランジスタを覆う絶縁性保護膜21
には、各画素毎に2か所の開口部、即ち、第一のコンタ
クトホール43及び第二のコンタクトホール53が設け
られ、第一のコンタクトホール43を介してソース電極
18と画素電極22とが接続され、第二のコンタクトホ
ール53を介して画素電極22と下部容量電極51とが
接続される。Insulating protective film 21 covering thin film transistor
Are provided with two openings for each pixel, that is, a first contact hole 43 and a second contact hole 53. The source electrode 18 and the pixel electrode 22 are connected to each other through the first contact hole 43. Are connected, and the pixel electrode 22 and the lower capacitance electrode 51 are connected via the second contact hole 53.
【0055】更に、画素電極22の縁部は、データ線4
2に絶縁保護膜21を介して重なる様に配置されてい
て、データ線42がブラックマトリクスとして機能して
いる。この様な構造を採用することにより、データ線側
については、専用のブラックマトリクスを設けることが
不要となり、データ線の境界部までを有効表示領域とす
ることが可能になるので、LCDの開口率を大きく取る
ことができる。 (例6)図6に、本発明の薄膜トランジスタ(図2)を
スイッチング素子として用いたTFTアレイの他の例
(平面図)を示す。Further, the edge of the pixel electrode 22 is
2 are arranged so as to overlap with each other with the insulating protective film 21 interposed therebetween, and the data line 42 functions as a black matrix. By adopting such a structure, it is not necessary to provide a dedicated black matrix on the data line side, and it is possible to make an effective display area up to the boundary of the data line. Can be greatly increased. Example 6 FIG. 6 shows another example (plan view) of a TFT array using the thin film transistor of the present invention (FIG. 2) as a switching element.
【0056】この例では、シールド電極56が、データ
線41の上側に、前述の第二の絶縁膜16(図5)を介
してデータ線41と対向する様に配置されており、更
に、このシールド電極56は、絶縁性保護膜21(図
5)を介して画素電極22の縁部がこのシールド電極5
6に重なるように配置されている。このシールド電極5
6は、走査線41と同時に走査線と一体的に形成され
る。その他の構造については、図5に示したTFTアレ
イと同様である。In this example, the shield electrode 56 is disposed above the data line 41 so as to face the data line 41 via the second insulating film 16 (FIG. 5). The shield electrode 56 has an edge portion of the pixel electrode 22 via the insulating protective film 21 (FIG. 5).
6 so as to overlap. This shield electrode 5
6 is formed simultaneously with the scanning line 41 and integrally with the scanning line. Other structures are the same as those of the TFT array shown in FIG.
【0057】この例において、シールド電極56は、補
助容量を形成する上部容量電極として機能する他、この
シールド電極56が画素電極22の縁部と重なる様に配
置されているので、ブラックマトリクスとしても機能し
ている。更に、このシールド電極56はシールド効果を
有し、データ線41の電位変動が画素電極22に影響を
及ぼすことを防止するので、データ線41と画素電極2
2とのカップリングに起因する表示性能の低下を防ぎ、
開口率の高いLCDを得ることができる。In this example, the shield electrode 56 functions as an upper capacitance electrode forming an auxiliary capacitance, and since the shield electrode 56 is arranged so as to overlap the edge of the pixel electrode 22, it can be used as a black matrix. It is functioning. Further, since the shield electrode 56 has a shielding effect and prevents the potential fluctuation of the data line 41 from affecting the pixel electrode 22, the data line 41 and the pixel electrode 2
2 to prevent the display performance from deteriorating due to the coupling with
An LCD with a high aperture ratio can be obtained.
【0058】なお、この例において、絶縁性保護膜21
は、酸化シリコンで構成されており、画素電極22は、
ITOをHIを用いてドライエッチングすることにより
形成される。 (例7)図7に、本発明の薄膜トランジスタ(図2)に
光遮蔽層を設ける例を示す。In this example, the insulating protective film 21
Is made of silicon oxide, and the pixel electrode 22 is
It is formed by dry etching ITO using HI. Example 7 FIG. 7 shows an example in which a light shielding layer is provided on the thin film transistor of the present invention (FIG. 2).
【0059】この例では、ガラス基板11の上に第三の
絶縁膜62を配置し、その上に薄膜トランジスタを配置
するとともに、薄膜トランジスタの下側に、この第三の
絶縁膜62を介して、光遮蔽層61が設けられている。In this example, a third insulating film 62 is disposed on the glass substrate 11, a thin film transistor is disposed thereon, and an optical signal is disposed below the thin film transistor via the third insulating film 62. A shielding layer 61 is provided.
【0060】光遮蔽層61は、非晶質炭化シリコン(S
iCx)からなり、a−Si層と同様に、プラズマCV
D法によって堆積される。原料ガスとしては、SiH
4 、CH4 ,H2 の混合ガスを用いるのが一般的であ
る。CH4 ,SiH4 の流量を調節することによって、
SiCx中のC/Si組成比を調節する。微量のCの添
加でもSiCx層の光導電性が落ちるので、SiCxの
バンドギャップがa−Siのバンドギャップと較べて
0.05〜0.20eV程度、高めになるように調節す
る。具体的には、a−Siのバンドギャップを1.75
eVとすれば、SiCxのバンドギャップを1.80〜
1.95eV程度にすると良い。SiCx中のC/S組
成比は、1〜10at%程度である。SiCxは、薄膜
トランジスタの光リーク経路を遮断する様に島状に加工
し、その上を、例えば窒化シリコンあるいは酸化シリコ
ンからなる絶縁膜で覆う。 (例8)図8に、本発明の薄膜トランジスタ(図2)に
光遮蔽層を設ける別の例を示す。The light shielding layer 61 is made of amorphous silicon carbide (S
iCx) and, like the a-Si layer, the plasma CV
Deposited by D method. The source gas is SiH
Generally, a mixed gas of 4 , CH 4 and H 2 is used. By adjusting the flow rates of CH 4 and SiH 4 ,
The C / Si composition ratio in SiCx is adjusted. Even if a small amount of C is added, the photoconductivity of the SiCx layer is reduced. Therefore, the band gap of SiCx is adjusted to be higher by about 0.05 to 0.20 eV than the band gap of a-Si. Specifically, the band gap of a-Si is set to 1.75.
Assuming eV, the band gap of SiCx is 1.80 to
It is good to make it about 1.95 eV. The C / S composition ratio in SiCx is about 1 to 10 at%. SiCx is processed into an island shape so as to block the light leak path of the thin film transistor, and the surface thereof is covered with an insulating film made of, for example, silicon nitride or silicon oxide. (Example 8) FIG. 8 shows another example in which a light shielding layer is provided on the thin film transistor of the present invention (FIG. 2).
【0061】この例では、ガラス基板11の上に非晶質
炭化シリコン(SiCx)からなる光遮蔽層63が形成
され、その上に、直接、薄膜トランジスタが形成されて
いる。即ち、半導体活性層がSiCxとa−Siの二層
構造となっており、その下層側は光遮蔽層63として機
能し、上層側のa−Si層に、薄膜トランジスタのチャ
ネル12、ソース13及びドレイン14が形成されてい
る。In this example, a light shielding layer 63 made of amorphous silicon carbide (SiCx) is formed on a glass substrate 11, and a thin film transistor is directly formed thereon. That is, the semiconductor active layer has a two-layer structure of SiCx and a-Si, the lower side of which functions as a light shielding layer 63, and the channel 12, the source 13, and the drain of the thin film transistor are formed in the upper a-Si layer. 14 are formed.
【0062】好ましくは、SiCx層とa−Si層との
間に清浄な界面を得るため、これらの層を、真空状態を
維持したまま連続的に、プラズマCVDによって堆積す
る。具体的には、プラズマ放電を維持したまま、原料ガ
スの切り替えのみで(例えば、CH4 ガスのオン/オ
フ)SiCx層とa−Si層とを連続的に堆積する。S
iCxの組成は先に示した例(例7)と同様である。Preferably, in order to obtain a clean interface between the SiCx layer and the a-Si layer, these layers are continuously deposited by plasma CVD while maintaining a vacuum state. Specifically, while the plasma discharge is maintained, the SiCx layer and the a-Si layer are continuously deposited only by switching the source gas (for example, turning on / off the CH 4 gas). S
The composition of iCx is the same as the example (Example 7) shown earlier.
【0063】この様にSiCx層の上にa−Si層が積
層された構造の場合、a−Si層が薄くなるに従って、
TFTの光リーク電流が低下するが、薄すぎると、Si
Cx層の欠陥準位にバンドの曲がりが影響を受け、TF
Tの移動度が低下する。従って、a−Si層の膜厚を、
10nm以上、50nm以下、望ましくは15nm以
上、30nm以下とする。 (例9)図9に、本発明の薄膜トランジスタアレイ(図
4)を用いた透過光型の液晶表示素子の断面図を示す。In the case of such a structure in which the a-Si layer is laminated on the SiCx layer, as the a-Si layer becomes thinner,
The light leakage current of the TFT decreases, but if it is too thin, Si
The bending of the band is affected by the defect level of the Cx layer, and TF
The mobility of T decreases. Therefore, the thickness of the a-Si layer
The thickness is 10 nm to 50 nm, preferably 15 nm to 30 nm. (Example 9) FIG. 9 is a sectional view of a transmission light type liquid crystal display device using the thin film transistor array (FIG. 4) of the present invention.
【0064】対向基板は、ガラス基板76、対向電極7
5、配向膜74及び偏光板77等から構成される。ガラ
ス基板76の内面側には、ITOからなる対向電極75
が形成され、対向電極75の表面は、低温キュア型のポ
リイミドからなる配向膜74で覆われて、ガラス基板7
6の外面側には偏光板77が貼付けられている。The opposing substrate is a glass substrate 76, an opposing electrode 7
5. It is composed of an alignment film 74, a polarizing plate 77 and the like. A counter electrode 75 made of ITO is provided on the inner side of the glass substrate 76.
Is formed, and the surface of the counter electrode 75 is covered with an alignment film 74 made of low-temperature curing type polyimide.
A polarizing plate 77 is attached to the outer surface side of 6.
【0065】一方、アレイ基板は、本発明の薄膜トラン
ジスタアレイ(ガラス基板11、ゲート電極17、ソー
ス電極18、ドレイン電極19、画素電極22等を備え
る)、配向膜72及び偏光板71等から構成される。画
素電極22の表面は、低温キュア型のポリイミドからな
る配向膜72で覆われて、ガラス基板11の外面側には
偏光板71が貼付けられている。On the other hand, the array substrate includes the thin film transistor array of the present invention (including the glass substrate 11, the gate electrode 17, the source electrode 18, the drain electrode 19, the pixel electrode 22, etc.), the alignment film 72, the polarizing plate 71 and the like. You. The surface of the pixel electrode 22 is covered with an alignment film 72 made of a low-temperature curing type polyimide, and a polarizing plate 71 is attached to the outer surface of the glass substrate 11.
【0066】アレイ基板と対向基板は互いに対向する様
に配置され、その間に液晶73が保持されている。ま
た、それぞれの配向膜72及び74は、配向方向が互い
に直交する様に配向処理が施されている。The array substrate and the opposing substrate are arranged so as to oppose each other, and a liquid crystal 73 is held between them. Each of the alignment films 72 and 74 is subjected to an alignment process so that the alignment directions are orthogonal to each other.
【0067】なお、画素電極22の下側に配置される絶
縁性保護膜21としては、透明の有機絶縁膜が用いられ
る。前述の様に、データ線41(図5(a))と画素電
極22とのカップリング容量は、液晶表示素子の表示特
性を低下させるので、このカップリング容量を小さく抑
えることが必要である。従って、4以下の誘電率を有す
る透明の有機絶縁膜を1μm以上の厚さで塗布すること
が望ましい。具体的には、アクリル樹脂、ポリイミド樹
脂あるいはベンゾシクロブテン樹脂などが使用でき、ま
た、フォトレジストの様な感光性があると加工が容易で
ある。なお、好ましくは、TFTの保護機能を向上させ
るために、これらの有機絶縁膜の上に、更に、窒化シリ
コンなどの無機絶縁膜を積層する。As the insulating protective film 21 disposed below the pixel electrode 22, a transparent organic insulating film is used. As described above, the coupling capacitance between the data line 41 (FIG. 5A) and the pixel electrode 22 degrades the display characteristics of the liquid crystal display element, so it is necessary to suppress the coupling capacitance. Therefore, it is desirable to apply a transparent organic insulating film having a dielectric constant of 4 or less to a thickness of 1 μm or more. Specifically, an acrylic resin, a polyimide resin, a benzocyclobutene resin, or the like can be used, and if there is photosensitivity such as a photoresist, processing is easy. Preferably, an inorganic insulating film such as silicon nitride is further laminated on these organic insulating films in order to improve the protection function of the TFT.
【0068】また、この有機保護膜を着色して、カラー
フィルタとすることも可能である。この場合、アレイ基
板側に、カラーフィルタの機能を作り込むことができ、
高開口率のLCDを低コストで製造する際に、有利であ
る。The organic protective film can be colored to form a color filter. In this case, a color filter function can be built into the array substrate,
This is advantageous when manufacturing a high aperture ratio LCD at low cost.
【0069】なお、これらの発明はアクティブマトリッ
クス型液晶表示素子に限らず、a−Si密着センサ等に
も適用することが可能である。 (例10)図10は、本発明の薄膜トランジスタの第二
の構造を示す断面図である。この断面図を用いて、この
薄膜トランジスタの製造方法及び構造について説明す
る。These inventions can be applied not only to the active matrix type liquid crystal display device but also to a-Si contact sensors and the like. (Example 10) FIG. 10 is a sectional view showing a second structure of the thin film transistor of the present invention. The manufacturing method and structure of the thin film transistor will be described with reference to the cross-sectional view.
【0070】石英ガラス製の絶縁性基板(コーニング社
製1737)11の一主面上に、プラズマCVD法によ
って厚さ0.1μmのa−Si層(非晶質シリコン層)
12を堆積し、更に、同一の反応室の中で真空状態を維
持したまま、連続的にプラズマCVD法によって厚さ
0.05μmの窒化シリコン層15(第一の絶縁膜)を
堆積する。a−Si層12をその上側の窒化シリコン層
15とともに、フォトリソグラフィによって島状にパタ
ーニングする。次に、これらを覆うように厚さ0.35
μmの窒化シリコン層16(第二のの絶縁膜)を堆積す
る。厚さ0.3μmのAl及び厚さ0.1μmのMoを
順に積層し、フォトリソグラフィによるパターンニング
でゲート電極17を形成する。An a-Si layer (amorphous silicon layer) having a thickness of 0.1 μm is formed on one main surface of an insulating substrate 11 made of quartz glass (1737 made by Corning) by a plasma CVD method.
Then, while maintaining a vacuum state in the same reaction chamber, a silicon nitride layer 15 (first insulating film) having a thickness of 0.05 μm is continuously deposited by a plasma CVD method. The a-Si layer 12 is patterned into islands by photolithography together with the silicon nitride layer 15 thereon. Next, a thickness of 0.35
A μm silicon nitride layer 16 (second insulating film) is deposited. Al having a thickness of 0.3 μm and Mo having a thickness of 0.1 μm are sequentially laminated, and the gate electrode 17 is formed by patterning by photolithography.
【0071】次に、ゲート電極17のエッチングに使用
されたものと同じレジストパターンを用いて、窒化シリ
コン膜16及び15をエッチングしてゲート絶縁膜を形
成すると同時に、ゲート電極17に覆われていない部分
に該当するa−Si層を露出させる。レジストパターン
の剥離後、ゲート電極17をマスクとして使用して、a
−Si層にPをドーピングする。Next, using the same resist pattern as that used for etching the gate electrode 17, the silicon nitride films 16 and 15 are etched to form a gate insulating film, and at the same time, the silicon nitride films 16 and 15 are not covered with the gate electrode 17. The a-Si layer corresponding to the portion is exposed. After removing the resist pattern, using the gate electrode 17 as a mask, a
Doping the Si layer with P;
【0072】次に、露出させたa−Si層の上にMoを
スパッタし、250℃の熱処理によってa−Si層とM
o層との界面にMoシリサイドを形成する。その後、ウ
ェットエッチングによってMo層を除去すると、a−S
i層の表層部にMoシリサイドが残る。この結果、ゲー
ト電極に対して自己整合する様にソース領域13及びド
レイン領域14が形成される。以上の様にして本発明の
薄膜トランシスタが得られる。 (例11)図11は、上記の構造(図10)を備えた薄
膜トランジスタにソース電極88及びドレイン電極89
を接続する例を示す断面図である。Next, Mo is sputtered on the exposed a-Si layer, and the a-Si layer and the M
Mo silicide is formed at the interface with the o layer. Thereafter, when the Mo layer is removed by wet etching, a-S
Mo silicide remains on the surface layer of the i-layer. As a result, the source region 13 and the drain region 14 are formed so as to be self-aligned with the gate electrode. As described above, the thin film transistor of the present invention is obtained. (Example 11) FIG. 11 shows a thin film transistor having the above structure (FIG. 10) in which a source electrode 88 and a drain electrode 89 are provided.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of connecting the two.
【0073】ソース電極88及びドレイン電極89の接
続は、ガラス基板11の上に薄膜トランジスタを形成す
る工程の最後の段階において、ソース領域85及びドレ
イン領域86の形成と同時に行われる。即ち、露出させ
たa−Si層の上にMoをスパッタし、250℃の熱処
理によってa−Si層とMo層との界面にMoシリサイ
ドを形成する。次に、Mo層をウェットエッチングによ
ってパターニングしてソース電極88及びドレイン電極
89を形成する。なお、これら両電極の間隔を、既に形
成したゲート電極17の幅よりも広く、a−Siの島1
2よりも狭く形成する。この結果、ゲート電極17に対
して自己整合する様にソース領域85及びドレイン領域
86が形成されると同時に、ソース電極88及びドレイ
ン電極89が形成される。The connection between the source electrode 88 and the drain electrode 89 is performed simultaneously with the formation of the source region 85 and the drain region 86 in the last stage of the process of forming a thin film transistor on the glass substrate 11. That is, Mo is sputtered on the exposed a-Si layer, and Mo silicide is formed at the interface between the a-Si layer and the Mo layer by a heat treatment at 250 ° C. Next, the source electrode 88 and the drain electrode 89 are formed by patterning the Mo layer by wet etching. The distance between these two electrodes is larger than the width of the gate electrode 17 already formed, and the a-Si island 1
It is formed narrower than 2. As a result, the source region 85 and the drain region 86 are formed so as to be self-aligned with the gate electrode 17, and at the same time, the source electrode 88 and the drain electrode 89 are formed.
【0074】[0074]
【発明の効果】本発明の薄膜トランジスタの構造及び製
造方法では、ゲート絶縁膜を第一及び第二の絶縁膜の二
つの層から構成している。半導体活性層である非晶質シ
リコン層の上に第一の絶縁膜を堆積し、非晶質シリコン
層を第一の絶縁膜と同時に島状に加工した後、それら全
体を第二の絶縁膜で覆う。この様な工程を採用すること
によって、非晶質シリコン層の堆積と第一の絶縁膜(ゲ
ート絶縁膜)の堆積との間にパターニング工程が介在し
ないので、非晶質シリコン層と第一の絶縁膜とを、同一
の反応室の中で真空状態を維持したまま、連続的にプラ
ズマCVD法によって堆積することが可能となる。この
結果、非晶質シリコン層とゲート絶縁膜との間に清浄な
界面を得ることが容易になり、薄膜トランジスタの移動
度、信頼性などを向上させることができる。According to the structure and the manufacturing method of the thin film transistor of the present invention, the gate insulating film is composed of two layers of the first and second insulating films. A first insulating film is deposited on an amorphous silicon layer which is a semiconductor active layer, and the amorphous silicon layer is processed into an island shape at the same time as the first insulating film. Cover with. By adopting such a process, a patterning process is not interposed between the deposition of the amorphous silicon layer and the deposition of the first insulating film (gate insulating film). An insulating film can be continuously deposited by a plasma CVD method while maintaining a vacuum state in the same reaction chamber. As a result, it is easy to obtain a clean interface between the amorphous silicon layer and the gate insulating film, and the mobility, reliability, and the like of the thin film transistor can be improved.
【0075】また、ゲート電極をマスクとして使用して
自己整合式に形成されるソース及びドレイン領域は、レ
ーザ照射による多結晶化によって、ドーピング元素が十
分に活性化されるので、従来のCVDで形成されるn+
a−Si(n型非晶質シリコン)と較べて電気抵抗が小
さく、ソース及びドレイン領域と、ソース及びドレイン
電極との間に、それぞれ、十分なオーミック接触を形成
することができる。この結果、従来の非晶質シリコンを
活性層に用いたドップゲート構造のTFTにおいて問題
であったTFT特性の改善と、寄生容量の低減とを同時
に達成することができる。なお、イオンドーピング前
に、予め、ゲート絶縁膜をゲート電極と同一パターンで
エッチングして、非晶質シリコン層の表面を露出させて
おくことによって、低い加速電圧でも非晶質シリコン層
へのイオンドーピングが可能になる。The source and drain regions formed in a self-aligned manner using the gate electrode as a mask are sufficiently activated by doping elements by polycrystallization by laser irradiation. N +
The electric resistance is smaller than that of a-Si (n-type amorphous silicon), and a sufficient ohmic contact can be formed between the source and drain regions and the source and drain electrodes. As a result, it is possible to simultaneously improve the TFT characteristics and reduce the parasitic capacitance, which are problems in the conventional TFT having a dop gate structure using amorphous silicon for the active layer. Before the ion doping, the gate insulating film is etched in the same pattern as the gate electrode in advance to expose the surface of the amorphous silicon layer, so that the ion to the amorphous silicon layer can be formed even at a low acceleration voltage. Doping becomes possible.
【0076】本発明の薄膜トランジスタの製造方法によ
れば、製造工程中に使用されるマスク枚数は、光遮蔽層
を設けない場合で4枚ないし5枚、光遮蔽層を設ける場
合で5枚ないし6枚であり、従来の製造方法よりも少な
い工程数で薄膜トランジスタの製造が可能となる。以上
の様に、本発明の薄膜トランジスタの製造方法によっ
て、大型LCDを低コストで製造することが可能にな
る。According to the method of manufacturing a thin film transistor of the present invention, the number of masks used during the manufacturing process is 4 to 5 when the light shielding layer is not provided, and 5 to 6 when the light shielding layer is provided. It is possible to manufacture a thin film transistor in a smaller number of steps than in a conventional manufacturing method. As described above, according to the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, a large LCD can be manufactured at low cost.
【図1】本発明の薄膜トランジスタの構造を示す断面
図。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thin film transistor of the present invention.
【図2】本発明の薄膜トランジスタの構造を示す断面
図。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thin film transistor of the present invention.
【図3】本発明の薄膜トランジスタアレイの構造を示す
図、(a)は平面図、(b)はA−A部断面図を表す。3A and 3B show a structure of a thin film transistor array of the present invention, FIG. 3A is a plan view, and FIG.
【図4】本発明の薄膜トランジスタアレイの構造を示す
断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thin film transistor array of the present invention.
【図5】本発明の薄膜トランジスタアレイの構造を示す
図、(a)は平面図、(b)はB−B部断面図を表す。5A and 5B show a structure of a thin film transistor array of the present invention, FIG. 5A is a plan view, and FIG. 5B is a sectional view taken along the line BB.
【図6】本発明の薄膜トランジスタアレイの構造を示す
平面図。FIG. 6 is a plan view showing a structure of a thin film transistor array of the present invention.
【図7】本発明の薄膜トランジスタの構造を示す断面
図。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thin film transistor of the present invention.
【図8】本発明の薄膜トランジスタの構造を示す断面
図。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thin film transistor of the present invention.
【図9】本発明の薄膜トランジスタアレイを用いた液晶
表示素子の断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device using the thin film transistor array of the present invention.
【図10】本発明の薄膜トランジスタの第二の構造を示
す断面図。FIG. 10 is a sectional view showing a second structure of the thin film transistor of the present invention.
【図11】本発明の薄膜トランジスタの第二の構造を示
す断面図。FIG. 11 is a sectional view showing a second structure of the thin film transistor of the present invention.
11・・・ガラス基板、12・・・チャネル領域、13
・・・ソース領域、14・・・ドレイン領域、15・・
・第一の絶縁膜(ゲート絶縁膜)、16・・・第二の絶
縁膜(ゲート絶縁膜)、17・・・ゲート電極、18・
・・ソース電極、19・・・ドレイン電極、21・・・
絶縁性保護膜、22・・・画素電極、31・・・絶縁性
保護膜、32・・・画素電極、41・・・データ線、4
2・・・走査線、43・・・第一のコンタクトホール、
51・・・下部容量電極、53・・・第二のコンタクト
ホール、56・・・シールド電極、61・・・光遮蔽
膜、62・・・第三の絶縁膜、63・・・光遮蔽膜、7
1・・・偏光板、72・・・配向膜、73・・・液晶、
74・・・配向膜、75・・・対向電極、76・・・ガ
ラス基板、77・・・偏光板。11: glass substrate, 12: channel region, 13
... source region, 14 ... drain region, 15 ...
A first insulating film (gate insulating film), 16: a second insulating film (gate insulating film), 17: a gate electrode, 18.
..Source electrode, 19 ... Drain electrode, 21 ...
Insulating protective film, 22: pixel electrode, 31: insulating protective film, 32: pixel electrode, 41: data line, 4
2 ... scanning line, 43 ... first contact hole,
51: Lower capacitance electrode, 53: Second contact hole, 56: Shield electrode, 61: Light shielding film, 62: Third insulating film, 63: Light shielding film , 7
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Polarizer, 72 ... Alignment film, 73 ... Liquid crystal,
74: alignment film; 75: counter electrode; 76: glass substrate; 77: polarizing plate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 616V 627G ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H01L 29/78 616V 627G
Claims (22)
プラズマCVD法によって堆積する工程と、 非晶質シリコン層の上に、先行する堆積工程と連続し
て、第一の絶縁膜をプラズマCVD法によって堆積する
工程と、 第一の絶縁膜を、その下側の非晶質シリコン層をととも
に島状に加工する工程と、 島状に加工された第一の絶縁膜の上に、第二の絶縁膜を
堆積する工程と、 第二の絶縁膜の上に、金属配線層を堆積する工程と、 レジストパターンを用いて、金属配線層をエッチングし
てゲート電極を形成する工程と、 前記レジストパターンを用いて、第二の絶縁膜及び第一
の絶縁膜をエッチングしてゲート絶縁膜を形成する工程
と、 非晶質シリコン層の内、先行するエッチング工程で露出
された部分に、ゲート電極をマスクとして使用して、不
純物イオンでドーピングを行う工程と、 ゲート電極をマスクとして使用して、前記部分をレーザ
照射によって多結晶化する工程とを備えたことを特徴と
する薄膜トランジスタの製造方法。A first insulating film is formed on an insulating substrate by depositing an amorphous silicon layer by a plasma CVD method. Depositing the first insulating film by plasma CVD, processing the first insulating film into an island shape together with the amorphous silicon layer thereunder, and forming the first insulating film on the island-processed first insulating film. Depositing a second insulating film, depositing a metal wiring layer on the second insulating film, etching the metal wiring layer using a resist pattern to form a gate electrode. Forming a gate insulating film by etching the second insulating film and the first insulating film using the resist pattern; and forming a portion of the amorphous silicon layer exposed in the preceding etching process. Using the gate electrode as a mask , And performing doping with impurity ions using the gate electrode as a mask, a method of manufacturing the thin film transistor, characterized in that the portion and a step of polycrystalline by laser irradiation.
は、ともに窒化シリコンからなることを特徴とする請求
項1に記載の薄膜トランジスタの製造方法。2. The method according to claim 1, wherein both the first insulating film and the second insulating film are made of silicon nitride.
のエッチングに、CHF3 及びO2 を主成分とする混合
ガス、または、CF4 及びH2 を主成分とする混合ガス
を用いたリアクティブイオンエッチング法を使用するこ
とを特徴とする請求項2に記載の薄膜トランジスタの製
造方法。3. A mixed gas mainly composed of CHF 3 and O 2 or a mixed gas mainly composed of CF 4 and H 2 is used for etching the second insulating film and the first insulating film. 3. The method according to claim 2, wherein the reactive ion etching method is used.
質シリコン層と、 非晶質シリコン層の上に、ゲート長相当の幅で帯状に形
成された第一の絶縁膜と、 第一の絶縁膜の上に、前記幅で形成された第二の絶縁膜
と、 第二の絶縁膜の上に、前記幅で形成されたゲート電極と
を備えた薄膜トランジスタであって、 前記薄膜トランジスタのチャネル領域は、前記非晶質シ
リコン層の内、前記ゲート電極で覆われた部分に該当す
る領域によって構成され、 前記薄膜トランジスタのソース領域及びドレイン領域
は、前記ゲート電極をマスクとして使用した不純物イオ
ンのドーピング、及びそれに続くレーザ照射により前記
非晶質シリコン層の一部を多結晶化することによって形
成されていることを特徴とする薄膜トランジスタ。4. An amorphous silicon layer formed in an island shape on an insulating substrate, and a first insulating film formed in a band shape with a width corresponding to a gate length on the amorphous silicon layer. A thin film transistor comprising: a second insulating film formed with the width on a first insulating film; and a gate electrode formed with the width on a second insulating film, A channel region of the thin film transistor is formed of a region corresponding to a portion of the amorphous silicon layer covered with the gate electrode, and a source region and a drain region of the thin film transistor are formed using impurities using the gate electrode as a mask. A thin film transistor formed by polycrystallizing a part of the amorphous silicon layer by ion doping and subsequent laser irradiation.
記絶縁性基板との間にソース電極が、前記薄膜トランジ
スタのドレイン領域と前記絶縁性基板との間にドレイン
電極が、それぞれ配置されていることを特徴とする請求
項4に記載の薄膜トランジスタ。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein a source electrode is arranged between the source region of the thin film transistor and the insulating substrate, and a drain electrode is arranged between the drain region of the thin film transistor and the insulating substrate. The thin film transistor according to claim 4.
oW合金、またはMoTa合金からなることを特徴とす
る請求項5に記載の薄膜トランジスタ。6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the source electrode and the drain electrode
The thin film transistor according to claim 5, comprising an oW alloy or a MoTa alloy.
の薄膜トランジスタを用いた薄膜トランジスタアレイで
あって、 絶縁性基板の上に二次元的に配列された画素電極と、 互いに隣接する画素電極の間に配列されたデータ線と、 データ線と交差し、前記第二の絶縁膜を介してデータ線
の上層側に配列された走査線とを備え、 前記薄膜トランジスタのソース電極は、前記画素電極の
上面に接続され、 前記薄膜トランジスタのドレイン電極は、前記データ線
と一体的に形成され、 前記薄膜トランジスタのゲート電極は、前記走査線と一
体的に形成され、 前記薄膜トランジスタ、前記データ線及び前記走査線の
上面は、絶縁性保護膜で覆われていることを特徴とする
薄膜トランジスタアレイ。7. A thin film transistor array using the thin film transistor according to claim 5 as a switching element, wherein the pixel electrodes are two-dimensionally arranged on an insulating substrate and arranged between pixel electrodes adjacent to each other. And a scanning line that intersects with the data line and is arranged on the upper layer side of the data line via the second insulating film. The source electrode of the thin film transistor is connected to the upper surface of the pixel electrode. Wherein a drain electrode of the thin film transistor is formed integrally with the data line, a gate electrode of the thin film transistor is formed integrally with the scan line, and upper surfaces of the thin film transistor, the data line and the scan line are A thin film transistor array covered with an insulating protective film.
の薄膜トランジスタを用いた薄膜トランジスタアレイで
あって、 絶縁性基板の上に配列されたデータ線と、 データ線と交差し、前記第二の絶縁膜を介してデータ線
の上層側に配列された走査線と、 絶縁性基板、データ線及び走査線の上面を覆う様に堆積
された絶縁性保護膜と、 絶縁性保護膜の上面の、データ線及び走査線で区切られ
る各領域に該当する部分に配列された画素電極とを備
え、 前記薄膜トランジスタのドレイン電極は、前記絶縁性基
板の上に前記データ線と一体的に形成され、 前記薄膜トランジスタのソース電極は、前記絶縁性基板
の上に形成され、 前記薄膜トランジスタのゲート電極は、前記走査線と一
体的に形成され、 前記画素電極は、前記絶縁性保護膜に形成された第一の
コンタクトホールを介して、前記ソース電極に接続され
ていることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ。8. A thin film transistor array using the thin film transistor according to claim 5 as a switching element, comprising: a data line arranged on an insulating substrate; Scanning lines arranged on the upper layer side of the data lines, an insulating substrate, an insulating protective film deposited so as to cover the upper surfaces of the data lines and the scanning lines, and a data line and an upper surface of the insulating protective film. A pixel electrode arranged in a portion corresponding to each area divided by a scanning line, wherein a drain electrode of the thin film transistor is formed integrally with the data line on the insulating substrate; and a source electrode of the thin film transistor Is formed on the insulating substrate, the gate electrode of the thin film transistor is formed integrally with the scanning line, and the pixel electrode is formed on the insulating protective film. Thin-film transistor array first through one of the contact hole, characterized in that it is connected to the source electrode.
同一工程で形成された下部容量電極を備え、 前記画素電極は、前記絶縁性保護膜に形成された第二の
コンタクトホールを介して当該下部容量電極に接続さ
れ、 当該下部容量電極と前記走査線との間に補助容量が構成
されていることを特徴とする請求項8に記載の薄膜トラ
ンジスタアレイ。9. A semiconductor device comprising: a lower capacitor electrode formed on the insulating substrate in the same step as the data line; and the pixel electrode is connected via a second contact hole formed in the insulating protective film. 9. The thin film transistor array according to claim 8, wherein an auxiliary capacitance is connected between the lower capacitance electrode and the scanning line.
が前記絶縁性保護膜を介して前記データ線に重なるよう
に形成され、前記データ線がブラックマトリクスとして
機能することを特徴とする請求項8に記載の薄膜トラン
ジスタアレイ。10. The data line, wherein an edge of the pixel electrode is formed so as to overlap the data line via the insulating protective film, and the data line functions as a black matrix. Item 9. A thin film transistor array according to item 8.
極と一体的に形成されたシールド電極が、前記第二の絶
縁膜を介して配置され、 前記シールド電極は、前記画素電極の縁部が前記絶縁性
保護膜を介して前記シールド電極に重なるように形成さ
れ、 前記シールド電極がブラックマトリクスとして機能する
とともに、前記シールド電極と前記画素電極との間に補
助容量が構成されていることを特徴とする請求項8に記
載の薄膜トランジスタアレイ。11. A shield electrode integrally formed with the scan electrode is disposed on an upper layer side of the data line with the second insulating film interposed therebetween, and the shield electrode is provided at an edge of the pixel electrode. Is formed so as to overlap with the shield electrode via the insulating protective film, the shield electrode functions as a black matrix, and an auxiliary capacitance is formed between the shield electrode and the pixel electrode. 9. The thin film transistor array according to claim 8, wherein:
は酸窒化シリコンからなり、前記画素電極はITOから
なることを特徴とする請求項8に記載の薄膜トランジス
タアレイ。12. The thin film transistor array according to claim 8, wherein the insulating protective film is made of silicon oxide or silicon oxynitride, and the pixel electrode is made of ITO.
層との間に第三の絶縁膜層が配置され、前記非晶質シリ
コン層の下側に、当該第三の絶縁膜層を介して、非晶質
炭化シリコン層からなる光遮蔽膜が配置されていること
を特徴とする請求項4に記載の薄膜トランジスタ。13. A third insulating film layer is disposed between the insulating substrate and the amorphous silicon layer, and a third insulating film layer is provided below the amorphous silicon layer via the third insulating film layer. 5. The thin film transistor according to claim 4, further comprising a light shielding film made of an amorphous silicon carbide layer.
層との間に、非晶質炭化シリコン層からなる光遮蔽膜が
配置されていることを特徴とする請求項4に記載の薄膜
トランジスタ。14. The thin film transistor according to claim 4, wherein a light shielding film made of an amorphous silicon carbide layer is disposed between the insulating substrate and the amorphous silicon layer.
レイを備えたアレイ基板と、アレイ基板に対向して配置
された対向基板と、アレイ基板と対向基板の間に保持さ
れた液晶層とを備えた液晶表示装置。15. An array substrate provided with the thin film transistor array according to claim 8, a counter substrate disposed to face the array substrate, and a liquid crystal layer held between the array substrate and the counter substrate. Liquid crystal display.
をプラズマCVD法によって堆積する工程と、 非晶質シリコン層の上に、先行する堆積工程と連続し
て、第一の絶縁膜をプラズマCVD法によって堆積する
工程と、 第一の絶縁膜を、その下側の非晶質シリコン層をととも
に島状に加工する工程と、 島状に加工された第一の絶縁膜の上に、第二の絶縁膜を
堆積する工程と、 第二の絶縁膜の上に、金属配線層を堆積する工程と、 レジストパターンを用いて、金属配線層をエッチングし
てゲート電極を形成する工程と、 前記レジストパターンを用いて、第二の絶縁膜及び第一
の絶縁膜をエッチングしてゲート絶縁膜を形成する工程
と、 非晶質シリコン層の内、先行するエッチング工程で露出
された部分に、ゲート電極をマスクとして使用して、不
純物イオンでドーピングを行う工程と、 前記部分の上に金属薄膜を堆積する工程と、 当該金属薄膜を熱処理する工程と、 当該金属薄膜をエッチングして非晶質シリコン層の一部
を金属シリサイド化する工程とを備えたことを特徴とす
る薄膜トランジスタの製造方法。16. A first insulating film, comprising: a step of depositing an amorphous silicon layer on an insulating substrate by a plasma CVD method; Depositing the first insulating film by plasma CVD, processing the first insulating film into an island shape together with the amorphous silicon layer thereunder, and forming the first insulating film on the island-processed first insulating film. Depositing a second insulating film, depositing a metal wiring layer on the second insulating film, etching the metal wiring layer using a resist pattern to form a gate electrode. Forming a gate insulating film by etching the second insulating film and the first insulating film using the resist pattern; and forming a portion of the amorphous silicon layer exposed in the preceding etching process. , Using gate electrode as mask Doping with impurity ions, depositing a metal thin film on the portion, heat-treating the metal thin film, etching the metal thin film to form a portion of the amorphous silicon layer with a metal. And a step of silicidation.
膜は、ともに窒化シリコンからなることを特徴とする請
求項16に記載の薄膜トランジスタの製造方法。17. The method according to claim 16, wherein both the first insulating film and the second insulating film are made of silicon nitride.
膜のエッチングに、CHF3 及びO2 を主成分とする混
合ガス、または、CF4 及びH2 を主成分とする混合ガ
スを用いたリアクティブイオンエッチング法を使用する
ことを特徴とする請求項17に記載の薄膜トランジスタ
の製造方法。18. A mixed gas mainly composed of CHF 3 and O 2 or a mixed gas mainly composed of CF 4 and H 2 is used for etching the second insulating film and the first insulating film. 18. The method according to claim 17, wherein the reactive ion etching method is used.
非晶質シリコン層と、 非晶質シリコン層の上に、ゲート長相当の幅で帯状に形
成された第一の絶縁膜と、 第一の絶縁膜の上に、前記幅で形成された第二の絶縁膜
と、 第二の絶縁膜の上に、前記幅で形成されたゲート電極と
を備えた薄膜トランジスタであって、 前記薄膜トランジスタのチャネル領域は、前記非晶質シ
リコン層の内、前記ゲート電極で覆われた部分に該当す
る領域によって構成され、 前記薄膜トランジスタのソース領域及びドレイン領域
は、前記ゲート電極をマスクとして使用した不純物イオ
ンのドーピング、及びそれに続く金属薄膜の堆積、熱処
理及びエッチングにより前記非晶質シリコン層の一部を
金属シリサイド化することによって形成されていること
を特徴とする薄膜トランジスタ。19. An amorphous silicon layer formed in an island shape on an insulating substrate, and a first insulating film formed in a band shape with a width corresponding to a gate length on the amorphous silicon layer. And a second insulating film formed with the width on the first insulating film; and a gate electrode formed with the width on the second insulating film, A channel region of the thin film transistor is formed by a region corresponding to a portion of the amorphous silicon layer covered with the gate electrode, and a source region and a drain region of the thin film transistor use the gate electrode as a mask. The amorphous silicon layer is formed by metal silicidation of a part of the amorphous silicon layer by doping of impurity ions and subsequent deposition, heat treatment and etching of a metal thin film. Thin film transistor.
上面にソース電極が、前記薄膜トランジスタのドレイン
領域の上面にドレイン電極が、それぞれ接続されている
ことを特徴とする請求項19に記載の薄膜トランジス
タ。20. The thin film transistor according to claim 19, wherein a source electrode is connected to an upper surface of a source region of the thin film transistor, and a drain electrode is connected to an upper surface of a drain region of the thin film transistor.
層との間に第三の絶縁膜が配置され、前記非晶質シリコ
ン層の下側に、当該第三の絶縁膜を介して、非晶質炭化
シリコン層からなる光遮蔽膜が配置されていることを特
徴とする請求項19に記載の薄膜トランジスタ。21. A third insulating film is arranged between the insulating substrate and the amorphous silicon layer, and below the amorphous silicon layer via the third insulating film. 20. The thin film transistor according to claim 19, wherein a light shielding film made of an amorphous silicon carbide layer is provided.
層との間に、非晶質炭化シリコン層からなる光遮蔽膜が
配置されていることを特徴とする請求項19に記載の薄
膜トランジスタ。22. The thin film transistor according to claim 19, wherein a light shielding film made of an amorphous silicon carbide layer is disposed between the insulating substrate and the amorphous silicon layer.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8159682A JPH1012882A (en) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | Thin film transistor and manufacture thereof |
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JPH1012882A true JPH1012882A (en) | 1998-01-16 |
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